一种兔毛纺织品抗静电纳米整理剂及整理工艺[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103668941 A(43)申请公布日 2014.03.26

(21)申请号 201310549083.5(22)申请日 2013.11.06

(71)申请人天津工业大学

地址300160 天津市河东区成林道63号(72)发明人张毅 李明超(51)Int.Cl.

D06M 11/44(2006.01)D06M 15/564(2006.01)D06M 15/53(2006.01)D06M 101/12(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图1页权利要求书1页 说明书5页 附图1页

(54)发明名称

一种兔毛纺织品抗静电纳米整理剂及整理工艺(57)摘要

本发明提供一种兔毛纺织品抗静电纳米整理剂及整理工艺。整理剂以纳米ZnO为主、绿色安全的表面活性剂为辅，在具有极好的生物相容性和环境友好型基础上，保证了兔毛纤维特有的外观品质和性能，特别是在抗静电效果、紫外线防护、抗菌抑菌等性能上显示出不可比拟的优势。优化的整理工艺不仅使纳米整理剂在与兔毛纺织品作用时，纳米颗粒良好的附着于纤维表面，填装至鳞片夹角，甚至髓腔，且与纤维相互作用，发生价键间结合，形成连续、稳固的功能型纳米膜，使整理后的兔毛纺织品具有抗静电、防紫外线、抗菌抑菌性和良好的机械性能，而且操作便捷，适于工业化使用和推广。CN 103668941 ACN 103668941 A

权 利 要 求 书

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1.一种适用于兔毛纺织品抗静电、防紫外线、抗菌抑菌的纳米整理剂及整理工艺，其特征在于该纳米整理剂包括(1)亲水性纳米ZnO的制备，(2)纳米整理剂两部分：

(1)亲水性纳米ZnO的制备 A、纳米ZnO制备采用的原料为：Zn(NO3)2·6H20(分析纯度)10g，三乙醇胺(TEA)(分析纯度)20mL，聚乙二醇(PEG-600)(分析纯度)30mL，蒸馏水240mL；

B、纳米ZnO的制备方法 取蒸馏水与Zn(NO3)2·6H20常温下超声震荡充分溶解后，把PEG缓慢加入溶液中常温超声震荡20min混合均匀，再在上述溶液一边低速磁力搅拌一边滴加TEA溶液，充分混合后把全部溶液移至反应釜中，常压160℃，转速30rpm，加热2h，静置常温后，洗涤白色沉淀至pH=7，60℃烘干得到PEG改性后的亲水性ZnO纳米颗粒以备后续工艺利用；

(2)纳米整理剂的制备

配置纳米整理剂所需的原料与用量为：ZnO0.05-0.1％，聚乙二醇(PEG-200)1-3％，烷基糖苷(成分含量50％)1-5％，渗透剂JFC0.1-0.5％，水性聚氨酯2.5-10％，乳化剂OP-101.5％-2.5％，酸碱调节剂NaHCO30.1％-0.5％，加水至100％；

纳米整理液配置要点：

①在乳化剂OP-10的存在下，加入烷基糖苷、渗透剂JFC，加水稀释； ②纳米ZnO超声溶解在聚乙二醇(PEG-200)中，加水稀释； ③水性聚氨酯加水稀释后与①中的溶液机械搅拌下混合，使用NaHCO3作为PH调节剂，调至Ph=7；

④将②中溶液与③中溶液混合，加水至100％，制成纳米整理剂。2.一种兔毛纺织品抗静电、防紫外线、抗菌抑菌的纳米整理方法，其特征在于该整理方法采用权利要求1所述的纳米ZnO整理剂和具体的整理工艺：

(1)乳化剂OP-10与水混合稀释后，加入烷基糖苷APG和渗透剂JFC，加水100g稀释，机械搅拌均匀；

(2)纳米ZnO超声溶解在聚乙二醇(PEG-200)中，加水100mL稀释溶液； (3)水性聚氨酯加水100g稀释后与1中的溶液机械搅拌下混合，使用NaHCO3 作为PH调节剂，调至Ph=7；

(4)将(2)中溶液与(3)中溶液混合，加水至1000g，制成纳米整理剂； (5)按照50：1浴比，将兔毛纺织品浸在纳米整理剂中，室温下浸渍20分钟并适当翻动，使整理剂充分渗透入；

(6)取出整理后的兔毛纺织品脱液，使脱水后兔毛纺织品的带液率为30％-50％； (7)将脱水后的兔毛纺织品送入烘焙箱，先于80℃预烘5min，然后在130℃下烘焙3min，最后自然晾干，即完成兔毛纺织品的纳米整理。

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说 明 书

一种兔毛纺织品抗静电纳米整理剂及整理工艺

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技术领域

[0001]

本发明涉及兔毛纺织品的整理技术，具体为一种兔毛纺织品抗静电、防紫外线、抗

菌的纳米整理剂及其整理工艺。

背景技术

[0002] 兔毛纤维是一种高档珍贵的毛纺织原料，因纤维细长、色泽洁白光滑、手感轻柔、外观丰满、保暖性极好，故兔毛普遍应用于针织衫、机织面料、围脖、帽等。然而兔毛纺织品因为静电问题造成的日常困扰让人们对这种高档面料望而生畏。兔毛的静电防护和整理日渐成为毛纺技术迫切的课题。

[0003] 虽然在解决静电方面已经存在着较多的方法，但是鉴于环境安全和人体安全等条件，通常的抗静电添加剂不能满足需要；相对于美观和成本等条件的要求，炭黑等添加材料更是画蛇添足。

[0004] ZnO是最重要且最普遍的半导体材料之一，无毒性且生物相容性好。由于晶粒的细微化，纳米ZnO不仅在光洁度、耐磨性、机械强度和抗老化等指标上性能卓越，而且在紫外线防护、抗菌性、祛味防酶等方面展示出了优异的特性。 [0005] 本发明提供一种纳米整理剂，该整理剂以纳米ZnO为主、绿色安全的表面活性剂为辅，保证了兔毛纤维特有的外观品质、性能品质，更重要的是在抗静电效果、紫外线防护、抗菌抑菌等性能上展示了不可比拟的优势。

发明内容

[0006] 本发明所采用的技术方案是：以聚乙二醇PEG-600改性亲水性纳米ZnO为主体，以安全绿色、生物降解性好的非离子表面活性剂烷基糖苷APG作为分散剂、防皱剂、防尘剂、增黏剂、抗菌剂、耐磨剂，聚乙二醇PEG-200作为柔软剂、固着剂和抗静电剂，水性聚氨酯作为成膜剂。在配伍性优异的烷基糖苷存在下，按照一定的比例和步骤各组份充分融合分散，形成生物相容性极好、环境友好型且性能卓著的纳米整理剂(图2)。 [0007] 本发明的作用机制是：纳米整理剂在与兔毛纺织品作用时，一方面纳米颗粒将附着于纤维表面、鳞片夹角处甚至髓腔中，形成连续的功能性纳米层，另一方面试剂附着于纤维表面不仅稳固纳米层，其本身也与纤维形成相互作用的膜甚至发生价键间的结合， 最终促使整理后的纺织品具备功能性---即抗静电效果、防紫外线、抗菌抑菌性、良好的机械性能等特点(图1)。

[0008] 本发明旨在能够有效改善和增强兔毛纺织品的抗静电、防护紫外线、抗菌抑菌等性能的纳米整理剂及整理工艺。 [0009] 本发明成本低廉、环境友好、高效快速且便于实际的应用与推广。 附图说明：

[0010]

1、图1经过本发明处理后的兔毛纤维

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CN 103668941 A[0011] [0012] [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] [0018]

说 明 书

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2、图2纳米整理剂 工艺与配方

本发明具体实施工艺与步骤分为两步： 一、实验室制备纳米ZnO

本发明中的主体---纳米ZnO采用水热法制备。 A、纳米ZnO制备采用的原料如表1。 表1制备纳米ZnO的原料

B、纳米ZnO的制备方法

[0020] 取蒸馏水与Zn(NO3)2·6H20常温下超声震荡充分溶解后，把PEG缓慢加入溶液中常温超声震荡20min混合均匀，再在上述溶液一边低速磁力搅拌一边滴加TEA溶液。充分混合后把全部溶液移至玻璃反应釜中，常压160℃，转速30rpm，加热2h。静置常温后，洗涤白色沉淀至pH=7。60℃烘干得到PEG改性后的ZnO纳米颗粒以备后续工艺利用。 [0021] 二、纳米整理剂的制备

[0022] 配置纳米整理剂所需的原料与用量如表2。 [0023] 表2纳米整理剂的成分与用量(质量比)

[0019] [0024]

[0025]

纳米整理液配置要点：

[0027] 1、在乳化剂OP-10的存在下，加入烷基糖苷、渗透剂JFC，加水稀释； [0028] 2、纳米ZnO超声溶解在聚乙二醇(PEG-200)中，加水稀释； [0029] 3、水性聚氨酯加水稀释后与1中的溶液机械搅拌下混合，使用NaHCO3作为PH调

[0026]

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说 明 书

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节剂，调至Ph=7； [0030] 4、2中溶液与3中溶液混合，加水至100％，制成纳米整理剂。 [0031] 整理工艺

[0032] 普通洗净的兔毛纺织品，室温下均匀地浸泡在本纳米整理剂中20分钟后，适当翻动，促使整理剂充分浸透纤维，取出兔毛纺织品，脱水机中脱液，兔毛带液率30～50％；最后将兔毛纺织品置于烘箱中80℃烘焙5min，130℃烘焙3min，最后自然晾干。即完成纳米整理。

具体实施方式[0033] 1、纳米整理剂的组成如表3(按重量计)。 [0034] 表3案例中的纳米整理剂成份

[0035]

2、整理工艺与方法：

[0037] (1)乳化剂OP-10与水混合稀释后，加入烷基糖苷APG和渗透剂JFC，加水100g稀释，机械搅拌均匀。

[0038] (2)纳米ZnO超声溶解在聚乙二醇(PEG-200)中，加水100mL稀释溶液； [0039] (3)水性聚氨酯加水100g稀释后与1中的溶液机械搅拌下混合，使用NaHCO3作为PH调节剂，调至Ph=7；

[0040] (4)2中溶液与3中溶液混合，加水至1000g，制成纳米整理剂。 [0041] (5)将兔毛纤维浸在纳米整理剂中，室温下浸渍20分钟并适当翻动，使整理剂充分渗透入。

[0042] (6)取出整理后的纤维脱液，使脱水后纤维的带液率为30％-50％。 [0043] (7)将脱水后的兔毛纤维送入烘焙箱，先于80℃预烘5min，然后在130℃下烘焙3min，最后自然晾干，即完成兔毛纤维的纳米整理。 [0044] 3、性能测试

[0045] (1)纤维比电阻测试 [0046] 样本：1、实验组---本发明处理后的兔毛纤维5组(计A／B／C／D／F) [0047] 2、对照组---未经处理的原毛纤维1组每组15g，每组测试5次。

[0036]

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说 明 书

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仪器：YG321型纤维质量比电阻仪。

[0049] 实验条件：普通室内条件(20℃，RH=26％) [0050] 测试结果如表4所示。

[0051] 表4纤维质量比电阻值(单位：MΩ·g／cm2)

[0052]

结论：通过本发明处理后的纤维质量比电阻显著降低。抗静电效果至少提升在5个数量级以上。此法能够很好地解决兔毛产品的静电问题。 [0054] (2)抗紫外线能力测试 [0055] 样本：1、实验组1---纳米整理剂处理后的纤维0.4g [0056] 2、实验组2一纳米整理剂处理后的纤维且自然状态下放置10天0.4g [0057] 3、对照组---未经过处理的原纤维0.4g [0058] 制片：把纤维平铺成5cm×5cm厚度均匀的薄片 [0059] 仪器：英国SDL防紫外透过及防晒保护测试系统 [0060] 实验条件：普通室内条件(20℃，RH=26％) [0061] 测试结果如表5所示。 [0062] 表5防紫外透过及防晒测试

[0053] [0063]

结论：本发明处理后的兔毛纤维在防护紫外线及防晒保护方面展现出非常优异的

性能，达到了防护紫外线及防晒保护的标准。即使在放置了10天后，纤维的防紫外线效果也没有受到影响。

[0065] (3)抗菌性能测试 [0066] 周双喜，王春阳，Pongsaton Amornpitoksuk等的研究均表明，纳米ZnO本身具备

[0064]

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说 明 书

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了抗菌的特性，且抗菌效果优异，具有广谱、持久、安全、无毒等特点。在此不作过多说明。 [0067] (4)摩擦系数测试 [0068] 样本：1、实验组---本发明处理过的纤维30组 [0069] 2、对照组---未经处理的纤维30组 [0070] 实验仪器：纤维摩擦系数仪 [0071] 实验条件：普通室内条件(20℃，RH=26％) [0072] 测试结果如表6所示。 [0073] 表6纤维摩擦系数

[0074]

结论：本发明处理后的纤维摩擦系数都有所增加，这表明经过处理后的纤维抱合

力增加了，此纤维在成纱和成布等后续工艺中将展现良好的特性，如纱线质量、织物强度等。

[0076] (5)强度测试 [0077] 样本：依照国家标准，选取实验组与参照组细兔毛纤维各100根； [0078] 仪器：电子单纤强力仪； [0079] 实验条件：普通室内条件(20℃，RH=26％)； [0080] 实验结果如表7所示。 [0081] 表7单纤强力

[0075] [0082]

结论：对比表明，处理后的纤维不仅保证了强力未受损伤，反而略微增强了

5.8721％。在断裂伸长方面，也有小幅度的提升。实验证明：本发明并未给纤维带来强力和伸长方面的损伤，且处理后的纤维在后续加工工艺中也将会展现出较为有益的一面。

[0083]

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说 明 书 附 图

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图2

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图