本發(fā)明涉及服裝加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料。
背景技術(shù)：
自清潔面料，是指經(jīng)過后期加工整理進而具備表面超疏水或者光催化降解污染物能力的材料。該材料的開發(fā)，可以減少衣物的洗滌次數(shù)或?qū)崿F(xiàn)衣物免洗，從而減少洗滌劑的使用，最終達到節(jié)能、節(jié)水和環(huán)境友好的目的。自清潔面料按機理的差異可以分為表面超疏水自清潔面料和光催化自清潔面料。超疏水自清潔面料指水接觸角大于150°的表面。研究發(fā)現(xiàn)，荷葉具有超疏水自清潔作用是因為其表面有眾多微米級的凸起，并且微米級凸起上存在著納米級的絨毛，當(dāng)雨水落到荷葉表面，會形成水珠，而不會浸潤到表面，這就是“荷葉超疏水效應(yīng)”。而當(dāng)水珠在荷葉上滑落時會帶走荷葉表面的灰塵等污染物，就有了自清潔效果。光催化自清潔面料是利用納米tio2在紫外光下催化降解的機理，將其負(fù)載于面料可以制備出具有自清潔功能的面料。納米tio2的光催化降解污漬的機理為：在光照下，一方面，污漬（主要為有機物）中被激發(fā)的電子進入納米tio2顆粒的導(dǎo)帶中，形成不穩(wěn)定的染料陽離子，最終降解為co2；另一方面，納米tio2導(dǎo)帶中激發(fā)出的電子可以還原氧氣，使之產(chǎn)生活性極高的氧自由基，隨后氧自由基同其它活性極高的還原性自由基一起降解污漬。光催化自清潔面料可以節(jié)約大量的水資源并減少能源消耗，對環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著巨大的貢獻，在水資源日漸匱乏的今天顯得尤為重要，因而有著巨大的發(fā)展前景和市場潛力。但由于納米tio2的光吸收范圍及催化效率還不夠理想，納米tio2顆粒與織物的相互作用較差，納米顆粒易脫落等因素的影響，至今仍未有成熟的光催化自清潔面料上市。因此，對納米tio2進行改性，來提高其光催化效率和光吸收范圍，以及如何提高納米tio2顆粒與織物之間的相互作用，來提高在織物上負(fù)載量和分散性是十分必要的。
現(xiàn)有技術(shù)如授權(quán)公告號為cn103806262b的中國發(fā)明專利，公開了一種自清潔羊毛面料的制備方法，將羊毛面料去雜質(zhì)，用非離子洗滌劑清洗，然后預(yù)氧化，再用savinase蛋白酶處理；將處理后的羊毛面料浸漬在tio2/sio2混合溶膠中，干燥，固化；使用長鏈烷基硅烷配制有機硅烷改性溶液，將羊毛面料浸漬在有機硅烷改性溶液中，自然晾干，得到自清潔羊毛面料。該自清潔羊毛面料，自清潔效果好，效果持久，但是光催化效率和光吸收范圍不夠理想。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種自清潔效果好，效果持久性強，光催化效率，對人體無害，制備方法簡單的基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料。
本發(fā)明針對上述技術(shù)中提到的問題，采取的技術(shù)方案為：一種基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料，包括改性納米tio2制備、面料前處理、生物酶前處理、抗自清潔面料制備、交聯(lián)后處理，具體操作步驟為：
改性納米tio2制備：將20~30份無水乙醇緩慢加入15~25份鈦酸四丁酯中，攪拌至混合成透明溶液，再加入1~5份硝酸銅，充分?jǐn)嚢柚辆鶆蚝笤僦鸬渭尤肴ルx子水直至形成凝膠，即得改性納米tio2，在摻雜不同價態(tài)的金屬銅離子后，由于銅離子對電子的爭奪，納米tio2表面光生電子和光生空穴的復(fù)合的幾率減少，其表面會產(chǎn)生更多的自由基，促進納米tio2對可見光的吸收利用，光催化活性得到提高；
面料前處理：用洗滌劑清洗面料，去除殘留在織物上的油脂、鹽、勻染劑、滲透劑、固色劑等所有對整理劑產(chǎn)生影響的物質(zhì)，用去離子水清洗，備用；
生物酶前處理：將面料用ph為7~10的生物酶溶液在70~80℃下處理1~2h，再用質(zhì)量濃度為8~12g/l的雙氧水在50~70℃漂白處理20~40min，冷水清洗，烘干備用，生物酶溶液質(zhì)量濃度為25~35g/l，生物酶為淀粉酶和纖維素酶，其質(zhì)量比為1:1~5，滲透劑的質(zhì)量濃度為0.5~1g/l，生物酶具有三度空間形狀，并以鎖對鑰匙的形式被吸附到某些基質(zhì)的表面上，利用酶處理可增加纖維表面的官能團，增強納米顆粒與纖維的結(jié)合牢度，且生物酶是天然產(chǎn)品，能耗低，污水易處理，對環(huán)境危害小，較好地符合綠色環(huán)保要求；
自清潔面料制備：將面料浸入改性納米tio2溶膠中，超聲波震蕩20~30min，織物二浸二軋，壓力為1~3kg/cm2，帶液率為80~90%，在75~85℃條件下預(yù)烘4~9min，然后140~160℃烘焙1~3min，即得自清潔面料，光照條件下，自清潔劑吸收波長釋放出電子，空氣中氧氣會捕獲電子，而產(chǎn)生強有力的自由基和活性氧，將污垢氧化成更小的粒子，例如co2與h2o，從而賦予紡織品自清潔性能，使針織物可在可見光照射下降解污漬，而自由基和活性氧可殺死細(xì)胞，使織物具有殺菌效果，且不影響纖維的其他性能；
交聯(lián)后處理：將自清潔面料加入質(zhì)量濃度為30~40g/l甲基三乙酰氧基硅烷溶液中處理3~5h，自然晾干即得基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料，通過交聯(lián)可使納米tio2顆粒固定在面料表面，提高納米顆粒與面料之間的相互作用，使得納米顆粒不易脫落，提高自清潔持久性。
作為優(yōu)選，滲透劑為活性多肽和順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉的混合物，其質(zhì)量比為1:30~40，活性多肽的氨基酸序列為hshacasysrcycrclrchpgcvncyrcsr，該活性多肽能夠破壞纖維中細(xì)胞壁，改變面料中纖維的滲透壓，提高其潤濕性，使得蛋白酶能夠更好的被吸附到面料的表面上，且不會影響面料的理化性能，該滲透劑兩成份間具有協(xié)同增效作用，使得滲透劑滲透性能較好，大大提高了生物酶溶液的潤濕性能，促進蛋白酶與面料的結(jié)合，且無毒，對皮膚無刺激作用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：1）本發(fā)明光催化自清潔面料自清潔效果好，在可見光照射下即可降解污漬，光吸收范圍廣，不影響面料的其他性能，柔軟度高，對人體無害；2）自清潔效率高，持久性強，滿足人們的需求，提高了針織物檔次、增加附加值，是增加產(chǎn)品多樣性的一種有效途徑，是完善產(chǎn)品性能、拓展其使用范圍的重要方法，具有很大的商業(yè)價值；3）加工過程中能耗低，產(chǎn)生的污水易處理，對環(huán)境危害小，較好地符合綠色環(huán)保要求，利用推廣。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明方案作進一步說明：
實施例1：
一種基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料，包括改性納米tio2制備、面料前處理、生物酶前處理、抗自清潔面料制備、交聯(lián)后處理，具體操作步驟為：
1）改性納米tio2制備：將25份無水乙醇緩慢加入20份鈦酸四丁酯中，攪拌至混合成透明溶液，再加入4份硝酸銅，充分?jǐn)嚢柚辆鶆蚝笤僦鸬渭尤肴ルx子水直至形成凝膠，即得改性納米tio2，在摻雜不同價態(tài)的金屬銅離子后，由于銅離子對電子的爭奪，納米tio2表面光生電子和光生空穴的復(fù)合的幾率減少，其表面會產(chǎn)生更多的自由基，促進納米tio2對可見光的吸收利用，光催化活性得到提高；
2）面料前處理：用洗滌劑清洗面料，去除殘留在織物上的油脂、鹽、勻染劑、滲透劑、固色劑等所有對整理劑產(chǎn)生影響的物質(zhì)，用去離子水清洗，備用；
3）生物酶前處理：將面料用ph為8的生物酶溶液在75℃下處理1.5h，再用質(zhì)量濃度為10g/l的雙氧水在60℃漂白處理30min，冷水清洗，烘干備用，生物酶溶液質(zhì)量濃度為30g/l，所用生物酶為淀粉酶和纖維素酶，其質(zhì)量比為1:3，滲透劑的質(zhì)量濃度為0.8g/l，生物酶具有三度空間形狀，并以鎖對鑰匙的形式被吸附到某些基質(zhì)的表面上，利用酶處理可增加纖維表面的官能團，增強納米顆粒與纖維的結(jié)合牢度，且生物酶是天然產(chǎn)品，能耗低，污水易處理，對環(huán)境危害小，較好地符合綠色環(huán)保要求；
4）自清潔面料制備：將面料浸入改性納米tio2溶膠中，超聲波震蕩20~30min，織物二浸二軋，壓力為2kg/cm2，帶液率為82%，在78℃條件下預(yù)烘6min，然后150℃烘焙2min，即得自清潔面料，光照條件下，自清潔劑吸收波長釋放出電子，空氣中氧氣會捕獲電子，而產(chǎn)生強有力的自由基和活性氧，將污垢氧化成更小的粒子，例如co2與h2o，從而賦予紡織品自清潔性能，使針織物可在可見光照射下降解污漬，而自由基和活性氧可殺死細(xì)胞，使織物具有殺菌效果，且不影響纖維的其他性能；
5）交聯(lián)后處理：將自清潔面料加入質(zhì)量濃度為35g/l甲基三乙酰氧基硅烷溶液中處理4h，自然晾干即得基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料，通過交聯(lián)可使納米tio2顆粒固定在面料表面，提高納米顆粒與面料之間的相互作用，使得納米顆粒不易脫落，提高自清潔持久性。
上述步驟3中滲透劑為活性多肽和順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉的混合物，其質(zhì)量比為1:35，活性多肽的氨基酸序列為hshacasysrcycrclrchpgcvncyrcsr，該活性多肽能夠破壞纖維中細(xì)胞壁，改變面料中纖維的滲透壓，提高其潤濕性，使得蛋白酶能夠更好的被吸附到面料的表面上，且不會影響面料的理化性能，該滲透劑兩成份間具有協(xié)同增效作用，使得滲透劑滲透性能較好，大大提高了生物酶溶液的潤濕性能，促進蛋白酶與面料的結(jié)合，且無毒，對皮膚無刺激作用。
實施例2：
一種基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料，包括改性納米tio2制備、面料前處理、生物酶前處理、抗自清潔面料制備、交聯(lián)后處理，具體操作步驟為：
1）改性納米tio2制備：將20份無水乙醇緩慢加入20份鈦酸四丁酯中，攪拌至混合成透明溶液，再加入5份硝酸銅，充分?jǐn)嚢柚辆鶆蚝笤僦鸬渭尤肴ルx子水直至形成凝膠，即得改性納米tio2，在摻雜不同價態(tài)的金屬銅離子后，由于銅離子對電子的爭奪，納米tio2表面光生電子和光生空穴的復(fù)合的幾率減少，其表面會產(chǎn)生更多的自由基，促進納米tio2對可見光的吸收利用，光催化活性得到提高；
2）面料前處理：用洗滌劑清洗面料，去除殘留在織物上的油脂、鹽、勻染劑、滲透劑、固色劑等所有對整理劑產(chǎn)生影響的物質(zhì)，用去離子水清洗，備用；
3）生物酶前處理：將面料用ph為9的生物酶溶液在70℃下處理2h，再用質(zhì)量濃度為10g/l的雙氧水在65℃漂白處理35min，冷水清洗，烘干備用，生物酶溶液質(zhì)量濃度為25~35g/l，所用生物酶為淀粉酶和纖維素酶，其質(zhì)量比為1:4，滲透劑的質(zhì)量濃度為0.6g/l，生物酶具有三度空間形狀，并以鎖對鑰匙的形式被吸附到某些基質(zhì)的表面上，利用酶處理可增加纖維表面的官能團，增強納米顆粒與纖維的結(jié)合牢度，且生物酶是天然產(chǎn)品，能耗低，污水易處理，對環(huán)境危害小，較好地符合綠色環(huán)保要求；
4）自清潔面料制備：將面料浸入改性納米tio2溶膠中，超聲波震蕩30min，織物二浸二軋，壓力為3kg/cm2，帶液率為85%，在80℃條件下預(yù)烘7min，然后160℃烘焙1min，即得自清潔面料，光照條件下，自清潔劑吸收波長釋放出電子，空氣中氧氣會捕獲電子，而產(chǎn)生強有力的自由基和活性氧，將污垢氧化成更小的粒子，例如co2與h2o，從而賦予紡織品自清潔性能，使針織物可在可見光照射下降解污漬，而自由基和活性氧可殺死細(xì)胞，使織物具有殺菌效果，且不影響纖維的其他性能；
5）交聯(lián)后處理：將自清潔面料加入質(zhì)量濃度為35g/l甲基三乙酰氧基硅烷溶液中處理4h，自然晾干即得基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料，通過交聯(lián)可使納米tio2顆粒固定在面料表面，提高納米顆粒與面料之間的相互作用，使得納米顆粒不易脫落，提高自清潔持久性。
上述步驟3中滲透劑為活性多肽和順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉的混合物，其質(zhì)量比為1:34活性多肽的氨基酸序列為hshacasysrcycrclrchpgcvncyrcsr，該活性多肽能夠破壞纖維中細(xì)胞壁，改變面料中纖維的滲透壓，提高其潤濕性，使得蛋白酶能夠更好的被吸附到面料的表面上，且不會影響面料的理化性能，該滲透劑兩成份間具有協(xié)同增效作用，使得滲透劑滲透性能較好，大大提高了生物酶溶液的潤濕性能，促進蛋白酶與面料的結(jié)合，且無毒，對皮膚無刺激作用。
實施例3：
自清潔和耐洗度性能測試：
選擇發(fā)明實施例2、對比例和空白進行自清潔測試和耐洗度測試，其中，對比例1：重復(fù)實施例中的自清潔面料的制備過程，其中，采用未改性的納米tio2，其余條件均不變；對比例2：重復(fù)實施例中的自清潔面料的制備過程，其中，不對面料進行生物酶前處理，其余條件均不變；對比例3：重復(fù)實施例中的自清潔面料的制備過程，其中，不對面料進行交聯(lián)后處理，其余條件均不變?？瞻资俏刺幚淼脑媪?。
自清潔測試：選擇紅色辣椒油作為污漬，對實驗組面料進行局部滴定觀察，以油漬含量為自清潔性能的評價指標(biāo)，總的光照時間包括黑夜，記錄結(jié)果如表1所示。
耐洗度測試：按照國標(biāo)gb/t2921-2008c進行，將樣品放入5g/l的皂片溶液中，于60℃的水洗30min，反復(fù)洗滌10次后取出晾干，進行自清潔測試，結(jié)果如下表2所示。
表1：自清潔測試結(jié)果
表2：耐洗度測試結(jié)果
由表1和表2可知，本發(fā)明實施例2的自清潔效果好于對比例，說明納米tio2改性、生物酶處理和交聯(lián)處理能增強面料的自清潔效果，提高自清潔持久性。
本發(fā)明的操作步驟中的常規(guī)操作為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不進行贅述。
以上所述的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
sequencelisting
<110>寧波高新區(qū)達康工業(yè)科技有限公司
<120>一種基于納米二氧化鈦的光催化自清潔面料
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