[发明专利]提高染色性能和附着牢度的纳米二氧化钛棉纤维改性方法

说明书

技术领域

本发明属于功能纺织材料技术领域，涉及一种棉纤维表面的改性方法，具体涉及一种提高染色性能和附着牢度的纳米二氧化钛棉纤维改性方法。

背景技术

纳米二氧化钛具有高的光催化活性，良好的耐热性和耐化学腐蚀性，可以用作催化剂及其载体、纳米敏感材料和纳米陶瓷功能材料等。纳米二氧化钛颗粒极易产生团聚，导致光催化活性大幅度地降低。因此合成单分散、高质量的纳米二氧化钛成为人们研究的重点。目前制备纳米二氧化钛的方法主要有溶胶凝胶法、均匀沉淀法、微乳法和水热法等，其中水热技术表现出了较为宽广的发展前景，这是因为反应发生在密闭的系统中，没有其它杂质的引入，制备时温度低、时间短，得到的纳米二氧化钛颗粒纯度高、分散性好、颗粒均匀、晶粒发育完整、形状可控，而且能够得到理想的化学计量组成材料。棉纤维以其优良的透气和舒适性能备受人们喜爱，但是不具有抵抗紫外线能力，也没有抗菌性能，因此使用受到很大程度的限制。

目前采用水热法使用硫酸钛、尿素、壳聚糖和分散剂对棉纤维进行纳米二氧化钛改性，再使用偶联剂对包覆的纳米二氧化钛颗粒进行偶联增强的相关技术还没有。纳米材料在纺织工业中的应用主要是通过共混纺丝和后整理两种方法实现的。共混法的缺点是纳米颗粒的制备过程较为复杂，颗粒容易团聚，包埋在纤维内部的纳米颗粒不能与氧气和水分接触，功能不能很好的发挥出来。使用粘合剂后整理虽然比较简单，但是粘合剂对纳米颗粒也会形成包裹，影响了织物手感等服用性能。使用硫酸钛和尿素对棉纤维进行改性，虽然能够在棉纤维表面包覆一层纳米二氧化钛颗粒薄膜，但是在染色过程中纳米二氧化钛薄膜会阻碍染料分子与棉纤维的结合，使得棉纤维上染百分率和染色深度都不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高染色性能和附着牢度的纳米二氧化钛棉纤维改性方法，解决了纳米二氧化钛包覆棉纤维染色性能不好、纳米二氧化钛与棉纤维结合牢度不高的问题，还赋予棉纤维抗紫外线、抗菌的性能。

本发明所采用的技术方案是，提高染色性能和附着牢度的纳米二氧化钛的棉纤维改性方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、对棉纤维进行预处理；

步骤2、配置改性溶液，并采用水热法对棉纤维进行改性处理；

步骤3、对改性后的棉纤维进行后处理。

本发明的特点还在于，

步骤1具体按照以下步骤实施：

称取棉纤维，并将称取的棉纤维依次浸泡在体积浓度为80%~90%的丙酮、无水乙醇和去离子水中，于50℃~70℃条件下分别超声振荡清洗10min～20min，捞取出清洗干净的棉纤维后于70℃~90℃条件下烘干，得到预处理的棉纤维。

步骤1中采用的超声波频率为28KHz，功率为100W。

步骤2具体按照以下步骤实施：

1）按照步骤1得到的预处理后的棉纤维质量称取硫酸钛，预处理后的棉纤维与硫酸钛的质量比为3：4～8；

2）按照1）中称取的硫酸钛称取尿素，硫酸钛和尿素的质量比为2～6：1～5；

3）称取去离子水，将1）中称取的硫酸钛溶解于去离子水中，硫酸钛和去离子水的质量比为1：20～40，配置成硫酸钛溶液，再将2）中称取的尿素加入到硫酸钛溶液中，剧烈搅拌，得到混合溶液；

4）按照1）中棉纤维质量的5%～10%称取壳聚糖，按照1）中棉纤维质量的4%～8%称取十六烷基三甲基溴化铵，将称取的壳聚糖加入3）中配置好的混合溶液中，待壳聚糖溶解后加入称取的十六烷基三甲基溴化铵，形成改性溶液；

5）将步骤1中清洗干净的棉纤维浸渍在4）中配置好的改性溶液中，浸渍15min～30min；

6）将经5）浸渍过改性溶液的棉纤维放入高温高压反应釜中，并向高温高压反应釜中倒入改性溶液，用去离子水填充使改性溶液的体积为高温高压反应釜体积的60%～80%，密封高温高压反应釜后，将高温高压反应釜放置于均相反应器中，在120℃～150℃条件下恒温处理2h～4h；

7）待反应结束后取出棉纤维，将改性后的棉纤维分别用无水乙醇和去离子水各浸泡10min～20min，最后于70℃~90℃条件下烘干，得到改性后负载纳米二氧化钛的棉纤维。

步骤2中采用的壳聚糖是脱乙酰度为86%、分子量小于2000的壳聚糖。

步骤3具体按照以下步骤实施：

1）按照体积比1：4～8分别量取无水乙醇和去离子水，将无水乙醇倒入去离子水中配置成乙醇溶液，称取乙醇溶液的质量；