仿生合成低温原位二次生长法制备空气净化织物的方法 【技术领域】
本发明属空气净化织物的制备领域，特别是涉及一种仿生合成低温原位二次生长法制备空气净化织物的方法。
背景技术
近年来，因全球气候异常而死亡的人数逐年上升，预计至本世纪末死亡人数将达到1.8亿。气候异常来自于空气的污染、环境的恶化，面对如此严重的状况，政府已经大力着手于绿化的建设、限制污染的排放。但人们居住的室内环境中污染浓度一般是室外的2～5倍，极端情况将达到100倍，主要来源于室内装修、家具。同时居室内并不适宜大量种植绿色植物，从而限制了对污染物的处理途径。由于室内是密闭空间，空气流通不便，有害气体不能及时的扩散至室外，长期被人体吸收就会产生一系列的安全隐患。因此室内空气质量(indoorairquality，IAQ)的好坏直接影响了人类的健康程度。
室内空气污染早在上世纪60年代中期就已出现，中国标准化协会提供的一项调查结果显示现代人平均有90％的时间生活和工作在室内，一个成年人每天呼吸2万次以上，吸入的空气量达到15～20m3，68％的疾病是由于室内空气污染造成的，室内空气质量的好坏已成为影响人们身体健康的重要因素，由室内空气污染造成的危害已经引起人们的广泛关注。一些专家认为，继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染后，现代人正进入以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。随着人们健康意识和自我保护意识的增强，对生活质量和室内环境的要求越来越高，开始认识到提高室内空气的品质是健康生活和工作的保障。
为了满足人民的切身利益，提高生活品质，我们势必要寻求一种有效的途径来控制和净化室内空气污染。目前，去除室内空气污染物的方法主要有：物理吸附法、化学中和法、光催化法、空气负离子法等。但以上方法存在吸附饱和、制造复杂、成本高且不能再生使用等缺陷，不利于可持续发展。考虑到柔性基材(纤维材料)作为载体具有表面积大、易加工成型、富集污染物和稀释分解产物特殊性能，将光催化剂负载到柔性基材上制备空气净化功能织物，能有效的提高空气净化的能力，且成本低廉。目前制备方法有：浸轧法和涂层法。这两种方法工艺成熟，方法简单，耐水洗效果好，但是由于光催化剂被粘合剂包覆，导致其光催化效率低。低温原位合成法在织物表面原位合成一层锐钛矿型纳米二氧化钛薄膜，方法简单，催化效率高，但是存在着纤维容易被光氧化降解，影响其应用性能。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种仿生合成低温原位二次生长法制备空气净化织物的方法，该方法简单，成本低，适合于工业化生产；所得织物空气净化效果好，织物强力损伤小，兼有抗菌效果，无二次污染，能够长期使用。
本发明的一种仿生合成低温原位二次生长法制备空气净化织物的方法，包括：
(1)将500～800ml无水乙醇，50～100ml氨水，200～500ml蒸馏水和100～200ml丙酮均匀混合，随后逐滴加入20～50ml正硅酸乙酯，得到仿生抗氧化保护整理液；
(2)将织物浸渍于上述整理液中，200～400rpm均匀搅拌20～24h后取出，在50～60℃烘干；
(3)将上述处理后的织物浸渍于预处理溶液中5～15min，再用去离子水去除织物上过量的电解质，烘干；所述预处理溶液为质量分数为1～3％的二甲基二烯丙基氯化铵、0.5～1％的聚对苯乙烯、20～30％的氯化钠，其余为水；
(4)在惰性环境下，将经步骤(3)处理的织物浸渍到30～80ml体积比为(30-60)∶(0.5-1.5)∶(0.4-0.8)∶1无水醇、三乙胺、酸和四异丙醇钛的透明溶液中原位二次生长30～60min，在50～60℃真空下烘干，然后在沸水中处理1～2小时，得到空气净化织物。
所述步骤(2)中的织物为非织造布、机织布或针织布。
所述的织物的纤维选自棉纤维、聚酰亚胺纤维、活性炭纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、竹纤维，蚕丝纤维、玻璃纤维、麻纤维、羊毛纤维、大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维、锦纶纤维中的一种或两种混纺纤维。
所述步骤(4)中的醇为异丙醇、异丁醇或异戊二醇。
所述步骤(4)中的酸为盐酸、硝酸、磷酸、硫酸或醋酸。
本发明制备的空气净化材料可应用于潜艇、医院病房、汽车内部装饰、飞机内部装饰等室内装饰领域，具有广阔的应用前景和市场前景。
本发明直接在织物表面合成仿生抗光氧化保护层，然后在织物表面低温原位合成一层纳米锐钛矿薄膜，在提高织物空气净化效果的同时，也避免了织物强力的损失。
本发明将半导体纳米粒子通过离子键的方式与硅保护基结合在纤维织物上，既解决了光催化剂对纤维织物造成的光氧化损伤问题，又提高了光催化剂在柔性基材上的处理牢度；空气净化功能织物表面的光触媒薄膜具有高亲水性，具有强大的氧化能力，可氧化掉表面的污染物，保持自身清洁，同时兼有抗菌效果，对有害微生物进行有效的杀灭。制备的空气净化功能织物在可见光下能通过光催化降解有毒气体，并将其变为无毒无味的物质。
有益效果
(1)本发明的制备方法简单、成本低，不增加新设备，易于工业化生产；
(2)纤维原料来源广，易加工成各种形状，使用方便；
(3)本发明所得的空气净化织物空气净化效果好，织物强力损伤小，兼有抗菌效果，无二次污染，能够长期使用。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定地范围。
实施例1
(1)抗氧化整理液的制备
将500ml无水乙醇，50ml质量分数25％-28％氨水，200ml蒸馏水和100ml丙酮均匀混合，随后逐滴加入20ml正硅酸乙酯，得到仿生抗氧化保护整理液；
(2)羊毛织物抗光氧化保护整理
将羊毛织物浸渍于上述整理溶液，200rpm均匀搅拌20h后取出，在50℃烘干；
(3)抗光氧化保护整理后的羊毛织物表面预处理
将上述处理后的羊毛织物浸渍于预处理溶液中5min，再用去离子水冲洗羊毛织物去除过量的电解质，随后烘干；所述预处理溶液为质量分数为1％的二甲基二烯丙基氯化铵、0.5％的聚对苯乙稀、20％的氯化钠，其余为水；
(4)低温前驱体的制备
在惰性环境下，将1.5ml四异丙醇钛在搅拌作用下缓慢加入到40ml异丙醇、1ml三乙胺和0.8ml盐酸的混合溶液中，200rpm搅拌2min，得到低温前驱体溶胶；
(5)羊毛织物表面原位合成
将经预处理后的羊毛织物浸渍到上述低温前驱体溶胶中30min，之后在50℃下烘干，去除材料表面残留的溶胶，然后至100℃沸水中处理2h，晾干，得到复合空气净化羊毛织物。
将本发明制得的复合空气净化功能羊毛织物和普通的活性炭空气净化材料分别装入同一型号的空气净化器内，对在同一条件下：包括空间，有害气体浓度、时间进行对比测试，其结果如下：
实施例2
(1)抗氧化整理液的制备
将600ml无水乙醇，55ml质量分数25％-28％氨水，300ml蒸馏水和200ml丙酮均匀混合，随后逐滴加入20ml正硅酸乙酯，得到抗氧化保护整理液；
(2)棉织物抗光氧化保护整理
将棉织物浸渍于上述整理溶液，200rpm均匀搅拌22h后取出，在55℃烘干；
(3)抗光氧化保护整理后的棉织物表面预处理
将棉织物浸渍于预处理溶液中5min，再用去离子水冲洗棉织物去除过量的电解质，随后烘干；所述预处理溶液为质量分数为2％的二甲基二烯丙基氯化铵、0.5％的聚对苯乙稀、30％的氯化钠，其余为水；
(4)低温前驱体的制备
在惰性环境下，将2ml四异丙醇钛在搅拌作用下缓慢加入到50ml异丁醇、1.5ml三乙胺和1ml硝酸的混合溶液中，200rpm搅拌2min，得到低温前驱体溶胶；
(5)棉织物表面原位合成
将经预处理后的棉织物浸渍到上述低温前驱体溶胶中30min，之后在50℃下烘干，去除材料表面残留的溶胶，然后至100℃沸水中处理2h，晾干，得到复合空气净化棉织物。
将本发明制得的复合空气净化功能棉织物和普通的活性炭空气净化材料分别装入同一型号的空气净化器内，对在同一条件下：包括空间，有害气体浓度、时间进行对比测试，其结果如下：
实施例3
(1)抗氧化整理液的制备
将700ml无水乙醇，60ml氨水，300ml蒸馏水和200ml丙酮均匀混合，随后逐滴加入20ml正硅酸乙酯，得到仿生抗氧化保护整理液；
(2)亚麻织物抗光氧化保护整理
将亚麻织物浸渍于上述整理溶液，300rpm均匀搅拌21h后取出，在50℃烘干；
(3)抗光氧化保护整理后的亚麻织物表面预处理
将上述处理后的亚麻织物浸渍于预处理溶液中5min，再用去离子水冲洗亚麻织物去除过量的电解质，随后烘干；所述预处理溶液为质量分数为2％的二甲基二烯丙基氯化铵、1％的聚对苯乙稀、25％的氯化钠，其余为水；
(4)低温前驱体的制备
在惰性环境下，将2ml四异丙醇钛在搅拌作用下缓慢加入到50ml异戊二醇、1.5ml三乙胺和1.2ml质量分数95％-98％硫酸的混合溶液中，200rpm搅拌2min，得到低温前驱体溶胶；
(5)亚麻织物表面原位合成
将经预处理后的亚麻织物浸渍到上述低温前驱体溶胶中30min，之后在50℃下烘干，去除材料表面残留的溶胶，然后至100℃沸水中处理2h，晾干，得到复合空气净化亚麻织物。
将本发明制得的空气自净化功能亚麻织物和普通的活性炭空气净化材料分别装入同一型号的空气净化器内，对在同一条件下：包括空间，有害气体浓度、时间进行对比测试，其结果如下：