一种棉、苎麻等纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法

本发明涉及一种功能性纺织物的制备方法，特别涉及一种棉、苎麻等纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法。

背景技术：

1、纳米氧化锌是一种应用广泛的光催化材料，具有价格低廉、无毒、性能稳定等优点，被美国食品和药物管理局列为公认的安全物质。在纺织工业中，纳米氧化锌和纤维结合可以赋予纺织品的功能性，如抗紫外线、抗菌、自清洁、超润湿等。目前，在棉、苎麻等纤维素纤维（cf）上原位制备纳米氧化锌的方法有多种，包括溶胶-凝胶法、水热法、化学浴沉积法、气相沉积法、磁控溅射、原子层沉积等。在众多的方法中，通过化学浴沉积法从而在棉、苎麻等纤维素纤维表面形成纳米氧化锌层具有一系列显著的优点。首先，化学浴沉积的反应条件温和，可以最大限度保留棉、苎麻等纤维素纤维的优异性能，这是大多数处理方法难以实现的。此外，不同于气相沉积、磁控溅射等化学浴沉积法不需要昂贵的设备；也不同于水热法、溶胶-凝胶法等，该方法反应条件易于调控、成本较低，更适用于工业规模化生产。然而，将化学浴沉积技术应用到纳米氧化锌负载棉、苎麻等纤维素纤维的技术体系上，由于棉、苎麻等纤维素纤维的结晶度较高，存在纳米氧化锌负载较少的问题，且纳米氧化锌容易在纤维表面团聚。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种棉、苎麻等纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法，其制备的棉、苎麻等纤维素纤维表面均匀负载纳米氧化锌，纳米氧化锌含量超过5%。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种棉、苎麻纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、步骤1：制备偏锌酸钠（na2zno2）溶液作为纳米氧化锌前驱体；

4、步骤2：将棉、苎麻等纤维素纤维在30%氢氧化钠溶液中碱化处理2h，脱水烘干得到碱性纤维素纤维；

5、步骤3：将步骤2得到的碱性纤维素纤维浸轧3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液，80°c下反应20min，用水洗涤后烘干，得到阳离子化纤维素纤维；

6、步骤4：将阳离子化纤维素纤维浸渍于步骤1得到的偏锌酸钠溶液中，2h后轧干，轧余率为70%~120%；

7、步骤5：将上述处理后的纤维素纤维浸渍于硫酸锌溶液中20min，取出后120°c汽蒸20min，水洗、烘干，制备得到表面负载纳米氧化锌的纤维素纤维。

8、优选地，所述步骤1中，偏锌酸钠溶液采用氢氧化锌0.5g~1.0g完全溶解于100ml氢氧化钠溶液中制备得到。

9、优选地，所述步骤3中，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液的浓度为10%~30%。

10、优选地，所述步骤5中，硫酸锌溶液浓度为2%~5%。

11、本发明首先将棉、苎麻等纤维素纤维在30%氢氧化钠溶液中碱化处理2h，脱水烘干得到碱性纤维素纤维，然后与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液反应，得到阳离子化纤维素纤维。阳离子化纤维素纤维在偏锌酸钠溶液能吸附带负电荷的偏锌酸离子。随后在硫酸锌溶液中，偏锌酸钠与硫酸锌在纤维素纤维表面发生双水解沉淀反应，生成氢氧化锌。最后在汽蒸过程中氢氧化锌脱水，进一步生长得到纳米氧化锌。由于偏锌酸钠吸附在纤维素大分子的阳离子位点上，纤维素大分子构成了对双水解沉淀反应的空间位阻效应，抑制了氧化锌的生长，有利于形成均匀分布的纳米氧化锌。同时，双水解反应能充分利用偏锌酸钠和硫酸锌中的锌元素来生长制备纳米氧化锌，有助于提高纳米氧化锌在棉、苎麻等纤维素纤维表面的负载量。

12、相比现有技术，本发明提供的方法具有如下有益效果：

13、（1）方法及工艺过程简单，效率高，无需特殊设备；

14、（2）原料成本低，有利于规模化生产；

15、（3）制备过程在水相中进行，不需要添加任何有机溶剂，环境友好；

16、（4）纳米氧化锌在棉、苎麻等纤维素纤维表面具有较高的负载量和均匀分散性。

技术特征：

1.一种棉、苎麻等纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种棉、苎麻等纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，偏锌酸钠溶液采用氢氧化锌0.5g~1.0g完全溶解于100ml氢氧化钠溶液中制备得到。

3.如权利要求1所述的一种棉、苎麻等纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵溶液的浓度为10%~30%。

4.如权利要求1所述的一种棉、苎麻等纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，硫酸锌溶液浓度为2%~5%。

技术总结本发明提供了一种棉、苎麻等纤维素纤维表面负载纳米氧化锌的制备方法，首先将棉、苎麻等纤维素纤维在30%氢氧化钠溶液中碱化处理2h，脱水烘干得到碱性纤维素纤维，然后与3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵溶液反应，得到阳离子化纤维素纤维。阳离子化纤维素纤维在偏锌酸钠溶液能吸附带负电荷的偏锌酸离子。随后在硫酸锌溶液中，偏锌酸钠与硫酸锌在纤维素纤维表面发生双水解沉淀反应，生成氢氧化锌。最后在汽蒸过程中氢氧化锌脱水，进一步生长得到纳米氧化锌。由于偏锌酸钠吸附在纤维素大分子的阳离子位点上，纤维素大分子构成了对双水解沉淀反应的空间位阻效应，抑制了氧化锌的生长，有利于形成均匀分布的纳米氧化锌。同时，双水解反应能充分利用偏锌酸钠和硫酸锌中的锌元素来生长制备纳米氧化锌，有助于提高纳米氧化锌在棉、苎麻等纤维素纤维表面的负载量。技术研发人员：卢明,刘一萍,肖珊珊,张召杨受保护的技术使用者：西南大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27