一种用于棉织物的纳米硅基氧化物抗紫外整理方法 【技术领域】
本发明属棉织物抗紫外整理方法领域，特别是涉及一种用于棉织物的纳米硅基氧化物抗紫外整理方法。
背景技术
纳米硅基氧化物SiOx(x在1.2-1.6)的软团聚体为无定型白色粉末，属絮状和网状的颗粒结构。表面存在大量的羟基和不饱和残键，因表面欠氧而偏离了稳定的硅氧结构。经高分辨电子显微镜观测，发现其表面含有许多纳米介孔结构，因而具有更多的界面反射能力。纳米SiOx的特殊结构决定了其具有常规材料所不具备的特殊光学特性，并普遍存在“蓝移”现象，对UVA、UVB反射率高达85％以上，且纳米SiOx光学反射谱重复性好。由于纳米SiOx的独特性能，所以引起了广泛关注，利用纳米SiOx独特的光学性能，在改性化妆品、塑料、涂料、橡胶、玻璃钢、颜料等传统产品的研究取得较大突破、特别是材料的抗老化性能(含热老化、紫外老化和臭氧老化)出现了明显改善，实现了传统产品的提档升级换代。刘全校等研究了将纳米SiOx应用于造纸涂料，可改善涂料的流变性和抗老化性及改善涂布纸的光学性能。上海华东理工大学大学郭卫红博士利用纳米SiOx极强的紫外反射性能，在有机玻璃生产过程中加入表面修饰后的纳米SiOx，生产出的产品抗紫外线辐射能力提高一倍以上，抗冲击强度提高80％。目前纳米SiOx应用在纺织服装面料的报道很少。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于棉织物的纳米硅基氧化物抗紫外整理方法，该方法简单，适合于工业化生产，且能赋予织物优异、持久的抗紫外性能，对织物的手感和物理机械性影响很小。
本发明的一种用于棉织物的纳米硅基氧化物抗紫外整理方法，包括：
(1)制备分散液
按重量百分比，将5％～15％分散剂加入到67％～89％水中溶解均匀，然后加入1％～3％纳米硅基氧化物，超声分散10～30分钟，加搅拌边缓慢加入5％～15％合成胶乳，搅拌10～30分钟得到纳米硅基氧化物分散液；
(2)抗紫外整理
将棉织物在上述分散液中浸轧处理，压力2～3kg/cm
2，带液率60～70％，烘干，然后在100～180℃焙烘3～5分钟即得。
所述步骤(1)中的纳米硅基氧化物分子式为SiOx，其中1.2≤x≤1.6。
所述步骤(1)中的分散剂为六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠或亚甲基二萘磺酸钠。
所述步骤(1)中的合成胶乳为无甲醛，无AOX等有害物质，环境友好型合成胶乳，如聚丙烯酸酯合成胶乳、聚氨酯合成胶乳。
本发明选用纳米硅基氧化物作为主体制备了分散液，采用浸轧这一适合纺织品的整理方法，只需对纺织品进行100～180℃的热处理，即可将纳米硅基氧化物粒涂覆在纤维内、外表面成膜，其对紫外线有强烈的反射和吸收作用，大大降低了织物的紫外线透射率，从而达到抗紫外线的目的。合成胶乳使纳米硅基氧化物紧紧的附着在纤维表面，并改善了织物抗紫外能力的耐久性。
本发明的抗紫外整理方法，创新的将纳米硅基氧化物和合成胶乳运用在织物上形成纳米硅基氧化物薄膜，从而起到抗紫外的作用。该方法赋予棉纺织品优异的抗紫外性能，耐洗性好且织物物理机械性能损失小。
有益效果 与传统方法相比，本发明具有以下优点：
(1)焙烘温度低，只需要在100～180℃焙烘。
(2)对紫外线反射吸收能力强，对织物的强力，手感几乎没有影响。
(3)合成胶乳的使用，提高了织物抗紫外的耐久性。
【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的范围。
实施例1
(1)分散液的制备
将分散剂(5％～15％)溶解在水中(67％-89％)，将纳米硅基氧化物(1％～3％)加入到分散剂的水溶液中，然后超声波分散10～30分钟，最后在机械搅拌下缓慢加入合成胶乳(5％～15％)搅拌10～30分钟得到纳米硅基氧化物分散液。
(2)抗紫外整理
将棉织物在上述分散液中二浸二轧，压力2～3kg/cm
2，带液率60～70％，在鼓风烘箱中烘干，然后在100～180℃焙烘3～5分钟。
(3)对整理织物进行各项指标测试，具体如下：
①紫外透射率及紫外防护系数(Ultraviolet Protection Factor)测试
UPF依据AS/NZS 4399-1996标准，使用美国Labsphere公司生产UV-1000F紫外透射率分析仪测得。
②耐水洗性按照AATCC Test Method 135-2000测试.
③撕破强力按照ASTM D1424-1996标准测试
④拉伸强力按照ASTM D 5034-1995标准测试
⑤织物弯曲刚度按照ZBW04003-1987标准测试
实施例2
将5％的六偏磷酸钠溶解在83％的水中，将2％纳米硅基氧化物加入分散剂水溶液中，然后超声波分散30分钟，最后在机械搅拌下缓慢加入10％的聚丙烯酸酯合成胶乳，然后搅拌10分钟得纳米硅基氧化物分散液。
平纹机织棉布(140g/m
2)的抗紫外整理步骤如下：棉布(140g/m
2)在分散液中二浸二轧，压力3kg/cm
2，带液率60～70％，在鼓风烘箱中100℃烘干，最后在150℃焙烘5分钟。
实施例3
将5％的十二烷基苯磺酸钠溶解在80％的水中，将3％纳米硅基氧化物加入到分散剂的水溶液中，然后超声波分散30分钟，最后在机械搅拌下缓慢加入12％的聚氨酯合成胶乳，然后搅拌10分钟得到纳米硅基氧化物分散液。
平纹机织棉布(140g/m
2)的抗紫外整理步骤如下：棉布(140g/m
2)在的分散液中二浸二轧，压力3kg/cm
2，带液率60～70％，在鼓风烘箱中100℃烘干，最后在150℃焙烘5分钟。
实施例2和实施例3各项指标测试结果如下：
表1织物处理前后UPF评价
样品 UPF T(UVA) T(UVB) UPF级数
原样 7.80 18.76％ 10.14％ 5
实施例2 64.05 11.36％ 0.45％ 50+
实施例3 90.84 8.69％ 0.37％ 50+
注：T(UVA)表示UVA区的紫外透射率，T(UVB)表示UVB区的紫外透射率。
表2紫外防护系数UPF分类方案
UPF范围 分类 紫外透射率
15～24 良好防护 6.7～4.2％
25～39 很好防护 4.1～2.6％
40～50，50+ 极好防护 ≤2.5％
表3洗涤50次的UPF评价
样品 UPF T(UVA) T(UVB) UPF级数
实施例2 64.05 11.36％ 0.45％ 50+
实施例2织物50次水洗 61.26 11.64％ 0.48％ 50+
实施例3 90.84 8.69％ 0.37％ 50+
实施例3织物50次水洗 86.98 8.90％ 0.39％ 50+
表1可知，织物经过整理后紫外透射率显著下降，尤其在UVB(280～320nm)区域，织物的紫外透射率显著降低，织物的UPF明显提高，从原来的7.80提高到64.05和90.84，UPF等级达到最高级50+。
由表3可知织物在50次水洗后，尽管UPF数值略有下降，但变化不大，依然具有很强的抗紫外能力，这是由于合成胶乳的使用，极大地改善了织物抗紫外的耐久性。表4、5反映了织物处理前后物理机械性能的变化情况。
表4整理前后织物撕裂强力变化
样品 经向(gram) 纬向(gram)
处理前 834.3 591.7
实施例2处理后 819.3(-1.8％) 568.4(-3.9％)
实施例3处理后 818.1(-1.9％) 567.3(-4.1％)
表5整理前后织物断裂强力和断裂延伸率变化
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实施例2处理后 643.3 (-2.8％) 8.49 284.2 (-3.1％) 14.38
实施例3处理后 646.7 (-2.3％) 8.51 283.7 (-3.3％) 14.25
由表4、表5可知经过一系列整理后，棉织物的撕破强力、断裂强力和断裂延伸率变化很小，物理机械性能未受影响。
表6反映了织物整理前后弯曲刚度的变化情况。
表6处理前后织物弯曲刚度变化
样品 经向(cm) 纬向(cm)
处理前 4.76 4.03
样品 经向(cm) 纬向(cm)
实施例2处理后 4.45 3.98
实施例3处理后 4.66 4.01
由表6可知处理后织物的刚度反而有所下降，经过一系列的整理棉织物的手感变化不大。