稳定的水性抗紫外纱线整理剂的制备方法及其应用与流程

【】本发明涉及功能纤维制备的，特别是稳定的水性抗紫外纱线整理剂的制备方法及其应用的。

背景技术

0、背景技术：

1、产业用涤纶纱线往往需要其具有良好的综合性能，如耐气候性、耐紫外性、耐腐蚀性、耐光性等。因此，涤纶纱线需要做一定的功能化后整理。许多工业用纱线的使用环境为户外，其对耐紫外老化的需求尤其迫切。二氧化钛具有较好的抗紫外线性能，可以在基材表面形成纳米二氧化钛，使纤维具有较好的抗紫外线效果。如发明专利公开了用钛酸四正丁酯水解，沉积纳米二氧化钛在棉或麻织物表面(cn202111253227.3，cn201210197573.9)制得抗菌、抗紫外纤维；或用正硅酸乙酯和钛酸四丁酯复合并制备改性纳米二氧化钛，整理在真丝上获得抗紫外效果(cn201811014802.2)；以及二氧化钛负载到酸化绢云母上制备涂层浆料，对高性能纤维在kh-550中浸泡使其活性增强，将高性能纤维浸入浆料中烘干，制得抗紫外性能纤维(cn201510230346.5)等。也可采用切片和功能材料熔融共混拉丝的方法。如将纳米二氧化钛与合成纤维共混熔融，制备抗紫外线性能的尼龙6或尼龙66(cn201811206953.8，cn201310572591.5)；或抗紫外性能的涤纶纤维(cn202011442106.9)，或pet切片及pbt切片进行磨粉与纳米二氧化钛及阻燃粉共混，制备具有阻燃并抗紫外的纤维(cn202011260243.0)；或将聚酯切片、分散剂、抗氧化剂、二氧化钛和氧化铈共混，制得抗紫外线聚酯母粒(cn202210337071.5)；二氧化钛、氧化锌、三氧化二铝和滑石粉的混合物与pet膜共混制得抗紫外薄膜(cn202011331069.4)；二甲苯、丙烯、石灰石、硼酸、二氧化钛、氧化锌、陶土、助溶剂和氧化剂为原料，共混熔融制备出的纤维抗紫外线的新型纤维(cn202010799439.0)。

2、在高分子材料中，添加二氧化钛，可获得具有优异抗紫外性能的环保型高分子材料(cn201910011273.9，cn202110367566.8)；利用二异氰酸酯对纳米二氧化钛表面改性，得到高接枝率的二氧化钛接枝聚氯乙烯(cn202210673416.4)。

3、还有通过制备二氧化钛乳液，浸渍涂附在织物表面，获得具有抗紫外线性能的纺织品(cn202210177060.5)；如tio2、柠檬酸、十四烷基三甲基氯化铵、次亚磷酸钠的混合分散液，提高棉织物抗紫外能力(cn201911052295.6)；也有利将二氧化钛、乙二醇、聚丙烯酸钠混合均匀制备稳定乳液，涂附在涤纶表面增强其抗紫外性能(cn202010390482.1)；二氧化钛，己内酰胺水溶液，制备抗紫外锦纶(cn202010390715.8)；二氧化钛与多巴胺/类多巴胺单体混合，调节ph加热搅拌，获得抗紫外乳液(cn202011082629.7)；二羟基二苯甲酮与二氧化钛纳米线的复配物，作为紫外线吸收剂，涂附于纤维获得高抗菌性和优异的抗紫外线(cn202110581044.)。

4、基于二氧化钛对基材的涂附存在牢度差的瓶颈，也有部分专利采用黏附材料或对基材改性，增加二氧化钛在基材上的黏附牢度。如聚乙烯无纺布表面依次粘附有聚多巴胺层和二氧化钛层，制得抗紫外性能的无纺布(cn202011606802.9)；将涤纶浸渍在聚酯水解酶溶液中预处理，再用乙烯基三甲氧基硅烷溶液对预处理涤纶进行改性处理，含有硫酸亚铁、双氧水、丙烯酸酯和乳化剂改性纳米二氧化钛得到整理液，涂附于涤纶，赋予织物较好的拒水和抗紫外性能(cn202110042518.1)；高透涤纶线芯、氧化硅涂层、透光凹槽、二氧化钛纳米微粒、亚麻纤维网层复合纱，高透涤纶线芯内填充有若干二氧化钛纳米微粒抗，制备抗紫外纱线(cn201921728990.5)；对苯二甲酸、乙烯基对苯二甲酸、乙二醇、抗紫外共聚添加剂、二氧化钛和氧化锌、聚丙烯腈和抗紫外表面处理剂；制备复合型抗紫外dty纤维(cn202010853008.8)；通过水热法将抗紫外材二氧化硅、氧化锌、二氧化钛以及2,4-二羟基二苯甲酮成分协同增效负载于面料基层上，面料upf值大于120(cn201911400870.7)；高透涤纶线芯、氧化硅涂层、透光凹槽、二氧化钛纳米微粒、亚麻纤维网层复合纱，高透涤纶线芯内填充有若干二氧化钛纳米微粒，制备抗紫外纱线(cn201921728990.5)；如新鞘氨醇杆菌属、黄色杆菌和镰刀菌改性维纶，丝素肽和纳米二氧化钛处理改性维纶，获得抗紫外线维纶面料(cn201810554481.9)；四氢呋喃、十六烷基三甲氧基硅烷混合，二氧化钛磁力搅拌后，加入聚二甲氧基硅烷、硬化剂和抗菌涤纶纤维布，浸渍，干燥，得超疏水-抗菌-紫外防护多功能涤纶纤维织物(cn201811383614.7)；竹炭粉通过氯化铈和氯化锌水解沉积在纳米二氧化钛表面，采用偶联剂kh-550表面处理，有机硅改性的抗紫外颗粒(cn201711453994.2)

5、二氧化钛优异的抗紫外性能得到了广泛的应用，但其在纺织品上的应用，存在附着牢度及水洗牢度较差的问题。通过成膜剂在基材表面成膜是一种行之有效的方法。有专利采用纳米氧化锌粉、纳米二氧化钛粉、纳米玉石粉、微孔木质素、tdi三聚体固化剂、聚乙二醇、水性氨基酸改性聚氨酯、聚醚二醇，甲苯二异氰酸酯，二羟甲基丙酸，亚硫酸氢钠，异戊醇，水，处理涤纶织物后多次水洗，仍具有良好抗紫外性能(cn201810957361.3)。消光涤纶纱线的鞘纱中含有二氧化钛、芯纱中含有二氧化钛，洗涤20回后测得该织物的upf值在50以上(cn201711083256.3)；棉麻面料，次亚磷酸纳和柠檬酸处理，硅烷偶联剂修饰的二氧化钛、二氧化锆和氧化锌交联，处理的面料表面，获得抗紫外织物(cn201910180453.x)；汉麻粉体与聚乙二醇200混合，纳米ato分散液、纳米二氧化钛分散水中，加入水性聚氨酯涂层胶，添加增稠剂，对涤纶织物进行涂层整理，获得抗紫外性能织物(cn201810737163.6)。

6、在对聚氨酯的抗紫外改性上，有纳米二氧化钛与钛酸酯偶联剂混合形成抑菌抗紫外的纳米二氧化钛溶胶(cn201711161798.8)；热塑性聚氨酯，方钠石，二氧化钛，硅烷偶联剂，纳米二氧化钛负载的改性石墨烯与含双硫键自修复水性聚氨酯预聚物通过溶液聚合，赋予水性聚氨酯材料良好的抗紫外、防静电性能(cn202010552448.x)；含醛基两性聚氨酯乳液、有机溶剂、氨水、架桥剂、碳酸四氨合锌、二氧化肽负载金属酞菁锦涤面料，蒸氨固化下碳酸四氨合锌会受热分解生成碱性碳酸锌和氨气，氨气挥发造成带有贯通多孔性的抗紫外线整理层(cn202211512727.9)；聚氨酯、紫外线吸收剂、纳米二氧化钛和常规溶剂，喷涂到基布获得耐紫外纺织品(cn202110709649.0)过氯乙烯纤维层和聚氨酯纤维层，纳米二氧化钛层、苎麻纤维层和聚酯纤维层，防紫外线层的顶部通过pp胶粘剂连接有印花层(cn201922305056.9)。

7、二氧化钛在制备抗紫外性能涂层剂上也有应用。如乙二醇聚醚、乙二醇聚醚、甲苯二异氰酸酯、丙酮、1，4-丁二醇、纳米二氧化钛进行聚合，然后分散至去离子水，再用缔合型聚氨酯流平流变剂增稠制成。水性高透湿、抗紫外线功能涂层胶(cn201510809842.6)；环氧丙烯酸酯、聚氨酯预聚体、活性单体、光引发剂、改性纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、助溶剂、助剂、氧化银、水混合为高耐磨抗菌水性紫外光固化涂料(cn201410583493.6)。水性氨基酸改性聚氨酯涂层胶、有机溶剂、纳米氧化锌粉、纳米二氧化钛粉、纳米玉石粉以及微孔木质纤维素，制备混合涂层剂(cn201410028125.5)。

8、随着工业用涤纶纱线或绳索的需求日益增加，这些产品长时间暴露在户外的强紫外线环境下，经长时间的暴晒，绳索的力学性能明显下降，导致绳索的使用寿命大幅度下降，不能满足工业化应用的要求。为此，开发一种经长时间暴晒，绳索仍有很好的力学性能，满足工业上绳索的高性能应用场合的需求十分有必要。二氧化钛是一种很优异的抗紫外剂，在抗紫外性能上得到了很好的应用，但是因为纳米二氧化钛在基材表面分布的均匀性较差，使得绳索仍会发生氧化降解或热降解，导致绳索的强度大幅度下降。为增加二氧化钛涂附纤维的均匀性，可添加聚氨酯来提高二氧化钛在纤维表面的均匀性。但上述专利技术并不能从根本上解决长期紫外线照射引起的绳索强力下降的问题。主要原因为pu薄膜于纤维表面或绳索表面结合较差，pu的二氧化钛乳液在纤维表面容易造成不均匀分布，因其纤维在紫外照射中局部老化强力下降。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、基于上述问题，针对目前二氧化钛作为最常见的抗紫外织物整理剂，由于其在水溶液中难以分散、易团聚沉淀的特性，与纺织品之间的亲和性较差，附着牢度低，造成加工过程中含二氧化钛的浆料易分层，涂敷在纤维或织物表面易脱落造成抗紫外性能变差的问题，提供了一种稳定的水性抗紫外纱线整理剂的制备方法及其应用。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种稳定的水性抗紫外纱线整理剂的制备方法，包括以下步骤：

3、(a)水性纳米二氧化钛制备：将0.5-10份二氧化钛，0.5-5份分散剂，0.5-5份表面活性剂和余量水混合均匀，置于球磨机中研磨改性3-6小时，制得水性纳米二氧化钛溶液。

4、(b)聚氨酯的溶剂溶液制备：将2-5份聚氨酯切片溶于二甲基甲酰胺(dmf)溶剂，制得聚氨酯的二甲基甲酰胺溶液。

5、(c)纳米二氧化钛负载聚氨酯液制备：将2-10份水性纳米二氧化钛溶液，慢慢添加聚氨酯的二甲基甲酰胺溶液，混合均匀，制得纳米二氧化钛负载聚氨酯液。

6、作为优选，分散剂为甲基萘磺酸钠的甲醛缩合物或木质素磺酸钠或两者的混合物；所述表面活性剂为醇醚羧酸盐(eo＝9)或脂肪胺聚氧乙烯醚(eo＝15)或两者的混合物。

7、作为优选，所述二氧化钛为金红石型二氧化钛。

8、作为优选，所述聚氨酯(pu)切片的分子量为3万-10万。

9、作为优选，甲醛缩合物和木质素磺酸钠混合的质量比例为1﹕3-3﹕1。

10、作为优选，醇醚羧酸盐和脂肪胺聚氧乙烯醚混合的质量比例为2﹕1-1﹕2。

11、本发明提出了一种稳定的水性抗紫外纱线整理剂，所述水性抗紫外纱线整理剂由上述制备方法制得。

12、本发明提出了一种稳定的水性抗紫外纱线整理剂的应用，将所述水性抗紫外纱线整理剂应用于涤纶织物的纳米二氧化钛负载加工。

13、本发明提出了一种长时间紫外暴晒高强力保持涤纶纱线的制备方法，将涤纶纱线浸轧纳米二氧化钛负载聚氨酯液，轧液率为40-70％，浸轧完成后，经烘干和焙烘，制得长时间紫外暴晒高强力保持涤纶纱线。

14、作为优选，焙烘温度为160-180℃，焙烘时间为30s-200s。

15、本发明的有益效果：

16、1、本发明通过将纳米二氧化钛能均匀的负载在聚氨酯上，因dmf对涤纶纤维的溶胀和刻蚀作用，增强了聚氨酯与涤纶纤维的结合牢度。

17、2、本发明制备的涤纶纱线具有极优异的耐2000小时不间断长时间紫外照射，强力保持65％以上。

18、3、本发明水相制备纳米二氧化钛的方法操作简单，工艺易于实施，成本低廉。

19、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。