一種具有持久良好光催化自清潔以及表面超疏水效果的雙重自清潔面料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自清潔材料的制備，特別地，涉及一種雙重自清潔面料的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]服裝作為人類(lèi)日常生活中必不可少的生活要素，常常因?yàn)榍鍧嵉木壒市枰礈?，?jīng)常洗滌容易起球或變形，既影響美觀(guān)又影響舒適度，同時(shí)由于服裝清洗會(huì)造成巨大的水資源和能源的浪費(fèi)，并且化學(xué)洗滌劑也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，亟待研發(fā)一種具有自清潔效果的面料。
[0003]而一些納米材料則具有令人驚異的特殊性能，如自消毒和自清潔功能。這樣新奇的功能是由光催化納米材料獲得的，其中，納米二氧化鈦(Nano T12)是應(yīng)用的最為廣泛的光催化劑。良好的光催化活性、無(wú)毒、生物相容以及低廉的價(jià)格和易得性使納米T12在水和空氣凈化、污水處理、降解污染物以及殺菌等眾多方面有著廣闊的發(fā)展空間，并且已經(jīng)在自清潔領(lǐng)域得到一定應(yīng)用。
[0004]但是，目前的自清潔材料具有一些缺陷，例如:可見(jiàn)光下無(wú)催化效應(yīng)或催化效率很低，自清潔持久性較低等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):對(duì)面料進(jìn)行紫外處理，并將其浸入改性納米二氧化鈦的水溶液中，可以得到一種具有雙重自清潔作用的面料，從而完成本發(fā)明。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種雙重自清潔面料的制備方法，具體體現(xiàn)在以下方面:
[0007](I)—種雙重自清潔面料的制備方法，其中，該方法包括以下步驟:
[0008]步驟1:將改性納米二氧化鈦加入水中進(jìn)行超聲或攪拌，
[0009]步驟2:對(duì)面料進(jìn)行輻照處理，
[0010]步驟3:將步驟2處理過(guò)的面料浸入步驟I制得的改性納米二氧化鈦水溶液中，取出后任選進(jìn)行干燥，得到自清潔面料；
[0011](2)根據(jù)上述(I)所述的方法，其中，在步驟I中，
[0012]所述改性納米二氧化鈦的改性方式包括金屬和非金屬摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合、表面貴金屬沉淀、染料敏化和共軛聚合物摻雜，優(yōu)選共軛聚合物摻雜，例如:聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯或聚乙烯醇PVA摻雜，更優(yōu)選為聚乙烯醇PVA摻雜，和/或
[0013]將改性納米二氧化鈦加入水中之后進(jìn)行超聲或攪拌，優(yōu)選為超聲，和/或
[0014]所述改性二氧化鈦納米水溶液的濃度為0.25%?4%，優(yōu)選為0.5%?2%，更優(yōu)選為1% ;
[0015](3)根據(jù)上述(I)或(2)所述的方法，其中，在步驟2中，
[0016]所述面料包括化學(xué)纖維面料和天然面料，
[0017]所述化學(xué)纖維面料包括錦綸、滌綸、腈綸、氯綸、維綸和氨綸，優(yōu)選為錦綸和滌綸，和/或
[0018]所述天然面料包括棉、麻和毛，優(yōu)選為棉和毛；
[0019](4)根據(jù)上述(I)至(3)之一所述的方法，其中，在步驟2中，
[0020]所述輻照處理是采用射線(xiàn)，例如紫外光、可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)等進(jìn)行照射，優(yōu)選紫外光照射，(煩請(qǐng)確認(rèn)上述表述是否正確)所述輻照處理是采用射線(xiàn)，例如紫外光、等離子體輻照、高能離子濺射、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)等進(jìn)行照射，優(yōu)先選用紫外光;和/或[0021 ] 所述輻照的時(shí)間為5-120分鐘，優(yōu)選為10-60分鐘，更優(yōu)選為20-30分鐘；
[0022](5)根據(jù)上述(I)至(4)之一所述的方法，其中，在步驟3中，在面料浸入改性納米二氧化鈦的水溶液之后，進(jìn)行攪拌或超聲，優(yōu)選為超聲，
[0023]攪拌或超聲的時(shí)間為5-120分鐘，優(yōu)選為10-60分鐘，更優(yōu)選為20-30分鐘；
[0024](6)根據(jù)上述(I)至(5)之一所述的方法，其中，在步驟3中，干燥方式可以是烘干、晾干或自然干燥，優(yōu)選烘干，所述烘干于40-80 0C進(jìn)行5-60分鐘，優(yōu)選地，于50-70 V進(jìn)行10-30分鐘，更優(yōu)選地，于60 V進(jìn)行20分鐘；
[0025](7)根據(jù)上述(I)至(6)所述的方法，其中，將步驟3重復(fù)一次或一次以上；
[0026](8)根據(jù)上述(I)至(7)之一所述的方法，其中，在步驟3之后進(jìn)行步驟4:對(duì)步驟3得到的自清潔面料進(jìn)行后處理，
[0027]所述后處理為120-160°C真空干燥40-200分鐘，優(yōu)選為130-150 °C真空干燥60-180分鐘，更優(yōu)選為140°C真空干燥80-160分鐘；
[0028](9)根據(jù)上述(I)至(8)之一所述的方法，其中，所述自清潔面料的接觸角大于150°，優(yōu)選大于152°，例如為152.5°，和/或
[0029]所述自清潔面料同時(shí)具有紫外光催化和可見(jiàn)光催化作用；(10)根據(jù)上述(I)至(9)之一所述的自清潔面料，其中，
[0030]所述自清潔面料的原料包括化學(xué)纖維面料和天然面料，優(yōu)選錦綸、滌綸、腈綸、氯綸、維綸和氨綸，更優(yōu)選為錦綸和滌綸等化學(xué)纖維面料或棉、麻和毛，優(yōu)選為棉和毛等天然面料;和/或
[0031]所述雙重自清潔面料的接觸角大于150°，優(yōu)選大于152°，例如為152.5°。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1示出實(shí)施例2制得的樣品與對(duì)比例I制得的樣品的可見(jiàn)光催化結(jié)果；
[0033]圖2示出實(shí)施例2制得的樣品與對(duì)比例2制得的樣品的紫外光催化結(jié)果；
[0034]圖3示出實(shí)施例2制得的樣品經(jīng)紫外催化連續(xù)五次循環(huán)結(jié)果；
[0035]圖4示出實(shí)施例3制得的樣品經(jīng)紫外催化連續(xù)五次循環(huán)結(jié)果；
[0036]圖5示出實(shí)施例2制得的樣品與對(duì)比例3制得的樣品的紫外屏蔽結(jié)果；
[0037]圖6A示出實(shí)施例2制得的樣品在紫外催化連續(xù)五次循環(huán)前的掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)試圖;
[0038]圖6B示出圖6A的局部放大圖；
[0039]圖7A示出實(shí)施例2制得的樣品在紫外催化連續(xù)五次循環(huán)后的掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)試圖;
[0040]圖7B示出圖7A的局部放大圖；
[0041]圖8示出實(shí)施例2制得的樣品的接觸角測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面通過(guò)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更為清楚、明確。
[0043]本發(fā)明提供了一種雙重自清潔面料的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0044]步驟I:將改性納米二氧化鈦加入水中；
[0045]步驟2:對(duì)面料進(jìn)行輻照處理；
[0046]步驟3:將步驟2處理過(guò)的面料浸入步驟I制得的改性納米二氧化鈦水溶液中，取出后任選進(jìn)行干燥，得到自清潔面料。
[0047]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟I中，所述改性納米二氧化鈦的改性方式包括金屬和非金屬摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合、表面貴金屬沉淀、染料敏化和共軛聚合物摻雜改性。
[0048]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟I中，所述改性納米二氧化鈦的改性方式為共軛聚合物摻雜改性，例如:聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯或聚乙烯醇PVA摻雜。
[0049]在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟I中，采用聚乙烯醇PVA對(duì)納米二氧化鈦進(jìn)行改性。其中，聚乙烯醇PVA分子鏈上的羥基在酸性條件下會(huì)發(fā)生熱消除反應(yīng)脫水形成雙鍵，從而在分子鏈上形成共軛結(jié)構(gòu)。
[0050]普通的納米二氧化鈦只能在紫外光波段催化，而經(jīng)過(guò)改性后的納米二氧化鈦既具有紫外光催化活性又具有可見(jiàn)光催化活性，其在光催化下可以將有機(jī)物氧化為水和二氧化碳等無(wú)機(jī)物，從而具有光催化自清潔效果。
[0051 ]其中，對(duì)納米二氧化鈦改性的目的是為了改善普通納米二氧化鈦的可見(jiàn)光催化活性，因此，對(duì)納米二氧化鈦的改性方法沒(méi)有特別限制，只要能達(dá)到使納米二氧化鈦具有可見(jiàn)光催化活性即可。另外，在步驟I中，采用超聲或攪拌的目的在于使納米二氧化鈦在水中良好分散。
[0052]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟I中，將改性納米二氧化鈦加入水中之后進(jìn)行超聲或攪拌，優(yōu)選為超聲。
[0053]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述改性二氧化鈦納米水溶液的濃度為0.25%?4%。
[0054]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述改性二氧化鈦納米水溶液的濃度為0.5%?
[0055]在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述改性二氧化鈦納米水溶液的濃度為I%。
[0056]其中，若改性二氧化鈦的濃度太小，則其對(duì)面料的包覆量小，起到的催化效果很微弱；隨著改性二氧化鈦的濃度增大，其對(duì)面料的包覆量逐漸增多，當(dāng)達(dá)到一定值后，則不會(huì)繼續(xù)增大，所以，如果其濃度太大，對(duì)面料的包覆量不會(huì)增大，反而會(huì)造成浪費(fèi)，同時(shí)，包覆的二氧化鈦太多也會(huì)對(duì)面料本身的性質(zhì)造成影響。
[0057]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟2中，所述面料包括化學(xué)纖維面料和天然面料。
[0058]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述化學(xué)纖維面料包括錦綸、滌綸、腈綸、氯綸、維綸、氨綸，所述天然面料包括棉、麻和毛。
[0059]在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述化學(xué)纖維面料包括錦綸和滌綸，所述天然面料包括棉和毛。
[0060]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟2中，所述輻照處理是采用射線(xiàn)。
[0061]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟2中，所述輻照處理是采用射線(xiàn)，例如紫外光、等離子體輻照、高能離子濺射、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)等進(jìn)行照射。
[0062]在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟2中，采用紫外光對(duì)面料進(jìn)行輻照處理