[发明专利]一种限域诱导自组装制备抗紫外线纱线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种限域诱导自组装制备抗紫外线纱线及其制备方法，属于纺织工艺技术领域。

背景技术

近年来紫外线辐射对皮肤、眼睛、电子产品、以及免疫系统等造成危害越来越受到人们的重视，这就使得传统的织物已经不能满足人们的要求。未来消费电子产品、织物的发展除了要满足轻薄、可折叠或穿戴之外，还要具备更高的要求，例如抗紫外线的功能。毫无疑问，纳米材料成了首要选择。其中二氧化钛和氧化锌纳米线既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。目前生产抗紫外线功能织物通常有2种方法，一种是在合成纤维生产的过程中掺入紫外线屏蔽剂，这种方法制备出的抗紫外线织物效果较好，但不利于天然纤维，而且混纺比例极难控制。另外一种是在织物后加工处理中采用高温高压吸尽法、溶胶-凝胶技术、印花法等等。例如：2004年东华大学利用溶胶-凝胶抗紫外整理液制备抗紫外线织物，通过在一定条件下对织物进行整理，直接在织物表面形成纳米凝胶粒子，强烈的吸收和反射紫外线，从而赋予织物优异的抗紫外的性能（公开号：CN1614133）；2009年江苏工业学院;常州月夜灯芯绒有限公司将制备得到的纳米紫外屏蔽剂分散在溶剂里，超声分散2-30分钟，将织物置于溶液中，浸润2-30分钟，取出织物，20-80度烘干2-40分钟，制得高性能抗紫外织物（公开号：CN101718034A）；2012年东丽酒伊织染（南通）有限公司通过涂层加工的方法来达到防紫外线效果，这种加工方法既方便快捷，又减少了对环境的影响（公开号CN102650101A）；2013年句容市后白镇迎瑞印花厂通过将紫外线吸收剂制成维胶囊的方式将其固定在织物上，使得紫外线吸收剂与织物的结合度牢固可靠，其紫外线屏蔽率可达到89%以上（公开号：CN103469605A）。

蒸发诱导自组装是一种十分有效的纳米材料涂覆技术，其最简单模型即是“咖啡环效应（coffee ring phenomenon）”（Nature1997,389,827），悬浮在液滴中的粒子在干燥过程中受毛细力趋于在边界聚集，由于液滴边缘被粒子悬浮液和基底之间的摩擦力“锁住（pinning）”，加上液滴、基底和空气接触线上溶剂的快速蒸发，导致了粒子拷贝了接触线形状而形成了环状结构。粒子的组装形貌除了受液滴性能影响外，其自身形貌也是重要的影响因素，如高长径比的纳米结构，由于粒子间存在强的长程吸引，在干燥时更有利于产生均匀分布（Nature2011,476,308）。本发明把蒸发诱导自组装技术由平面发展至纱线上，液滴在纱线上附着时的形貌将受到它的微米尺度的限制而趋于按轴向方向分布，在液滴快速干燥过程中，纱线中的纤维、纤维间形成的微米沟道将进一步发挥其限域效应，向纳米线或纳米管提供毛细作用力导致其附着，实现自组装。此外，本发明方便简单，常温下即可制备，且二氧化钛和氧化锌纳米线在纤维表面组装均匀，制备的导电纱线具有优异的柔性、耐磨性、耐洗涤性和抗紫外性能。

发明内容

发明目的：提出一种具有优异的柔性、耐磨性和导电性能，同时抗紫外效果好的抗紫外线纱线，以及一种工艺简单、操作简便，不需要对纱线进行前处理的抗紫外线纱线的制备方法。

技术方案：一种限域诱导自组装制备抗紫外线纱线，包括纱线，在纱线表面通过自组装包裹有金属纳米线，所述金属纳米线是二氧化钛纳米线、氧化锌纳米线中的一种或两种。

优选方案为金属纳米线为二氧化钛纳米线或氧化锌纳米线层或二氧化钛纳米线和氧化锌纳米线混合层。

优选方案为纱线为棉、涤纶、尼龙、丙纶、腈纶、维纶、氨纶、亚麻、黄麻、精梳毛、粗梳毛、毛绒、绢纺蚕丝、竹纤维或涤棉混纺纱线其中一种。

优选方案为金属纳米线层厚度为1纳米至10微米。

限域诱导自组装制抗紫外线纱线的制备方法，将金属纳米线层通过自组装方法负载在纱线上，包括以下步骤：

A.选取一段纱线，不对该纱线做任何处理；

B.将该纱线悬空缠绕在载玻片或PET上，纱线的缠绕方式为单根缠绕、平行阵列排列缠绕或交叉排列网状缠绕中的一种；

C.将金属纳米线、溶剂、分散剂和粘结剂混合制得金属纳米线溶液；

D.吸取上述金属纳米线溶液滴加到悬空缠绕好的纱线上，然后进行晾干或烘干，即可获得金属纳米线包裹的抗紫外线纱线。

优选方案为步骤C所述金属纳米线是二氧化钛纳米线或氧化锌纳米线或二氧化钛纳米线和氧化锌纳米线混合层，所述步骤D后，吸取二氧化钛纳米线或氧化锌纳米线溶液滴加到步骤D中获得的抗紫外线纱线，然后进行干或烘干，并且重复一次以上。