一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂
阅读说明：本技术 一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂 (Water-based fabric coating finishing agent with heat preservation performance ) 是由 成艳华 陈林峰 张君妍 于晓晓 高孟月 徐成建 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂。该整理剂包括：40-60份水性聚氨酯乳液,10-20份聚丙烯树脂乳液,4-6份增稠剂,30-40份去离子水,5-10份有机硅乳液,8-10份二氧化钛,10-20份经表面处理的二氧化硅气凝胶,3-6份二氧化钛分散剂,4-8份二氧化硅气凝胶分散剂,2-5份硅烷偶联剂,1-2份湿润剂。该整理剂符合环保要求,整理织物后具有较好的保暖性、耐摩擦性、耐水洗性。(The invention relates to a water-based fabric coating finishing agent with heat preservation performance. The finishing agent comprises: 40-60 parts of aqueous polyurethane emulsion, 10-20 parts of polypropylene resin emulsion, 4-6 parts of thickener, 30-40 parts of deionized water, 5-10 parts of organic silicon emulsion, 8-10 parts of titanium dioxide, 10-20 parts of surface-treated silicon dioxide aerogel, 3-6 parts of titanium dioxide dispersant, 4-8 parts of silicon dioxide aerogel dispersant, 2-5 parts of silane coupling agent and 1-2 parts of wetting agent. The finishing agent meets the requirement of environmental protection, and has better heat retention, friction resistance and water washing resistance after finishing the fabric.)
技术领域
本发明属于纺织品用整理剂领域，特别涉及一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂。
背景技术
保暖是人类在冬天首要考虑的事情，使织物具有保暖性能，是纺织业探究的重要方向，传统的保温织物是靠增加填充物或织物厚度来提高保暖性。因此，所制得的产品较重，舒适度较差。目前，对织物本身的保温性能进行研究和发展，效果比较局限，并不能达到更好的保温功能。现有技术中，通过多层织物复合的方式来保暖的方法较多，但工艺流程复杂，成本高。还有通过设计织物结构来提高保暖性，但编织过程繁琐。
此外，现有的保暖织物涂层剂大多为溶剂型，不能符合环保要求。目前，织物涂层的保暖效果并不理想。中国专利申请号201410023723.3公开了一种多层结构保温涂层织物，中国专利申请号CN201610655683.3公布了一种隔热效果甚佳保温织物，但都存在成本高、工艺流程复杂、保暖效果有限、舒适性能不佳等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂，以克服现有技术中保暖织物工艺复杂、保暖效果不佳以及涂层整理剂不够环保等缺陷。
本发明提供一种水性织物涂层整理剂，所述整理剂包括以下重量份的组分：40-60份水性聚氨酯乳液，10-20份聚丙烯树脂乳液，4-6份增稠剂，30-40份去离子水，5-10份有机硅乳液，8-10份二氧化钛，10-20份经表面处理的二氧化硅气凝胶，3-6份二氧化钛分散剂，4-8份二氧化硅气凝胶分散剂，2-5份硅烷偶联剂，1-2份湿润剂。
优选地，上述整理剂中，所述水性聚氨酯乳液的质量浓度为10-20％。
优选地，上述整理剂中，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
优选地，上述整理剂中，所述经表面处理的二氧化硅气凝胶粒径分布为D90≤50μm；经表面处理的二氧化硅气凝胶为表面接枝羟基的二氧化硅气凝胶，具体为：马弗炉200-300℃的温度下通入氧气5-10分钟对二氧化硅气凝胶表面接枝上羟基，改善其在水中的分散稳定性。
优选地，上述整理剂中，所述3-6份二氧化钛分散剂(用于分散二氧化钛)为：2.7-5.5份十二烷基硫酸钠和0.3-0.5份月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
优选地，上述整理剂中，所述4-8份二氧化硅气凝胶分散剂(用于分散二氧化硅气凝胶)为：2-4份三甲基硅氧酸醋和2-4份十甲基环戊硅氧烷。
优选地，上述整理剂中，所述硅烷偶联剂为KH-550。
优选地，上述整理剂中，所述1-2份湿润剂为：0.5-1份失水山梨糖醇脂肪酸酯和0.5-1份吐温。
优选地，上述整理剂中，所述整理剂还包括6-8份消泡剂和0.3-0.5份pH调节剂。
优选地，上述整理剂中，所述消泡剂为CF-16；pH调节剂为AMP-95。
本发明还提供一种水性织物涂层整理剂的制备方法，包括：
(1)将10-20份经表处理的二氧化硅气凝胶、4-8份二氧化硅气凝胶分散剂和10-20份去离子水混合，搅拌，得到浆料1；
(2)将8-10份二氧化钛、3-6份二氧化钛分散剂和10-20份去离子水混合，搅拌，得到浆料2；
(3)40-60份水性聚氨酯乳液，10-20份聚丙烯树脂乳液和5-10份有机硅乳液混合，搅拌，得到粘合剂；
(4)将步骤(1)中浆料1和步骤(3)中粘合剂混合，均质乳化，加入步骤(2)中浆料2，然后加入2-5份硅烷偶联剂，再次均质乳化，加入1-2份湿润剂，搅拌，加入4-6份增稠剂，继续搅拌，得到水性织物涂层整理剂。
优选地，上述方法中，所述步骤(1)、(2)和(3)中搅拌时间为1-2h。
优选地，上述方法中，所述步骤(4)中均质乳化和再次均质乳化温度为35～40℃，均质乳化和再次均质乳化搅拌时间为1～3h。
优选地，上述方法中，所述步骤(4)中搅拌和继续搅拌时间为2～5h。
优选地，上述方法中，所述步骤(4)中再次均质乳化后加入6-8份消泡剂。
优选地，上述方法中，所述步骤(4)中搅拌后加入0.3-0.5份pH调节剂。
本发明还提供一种水性织物涂层整理剂在保暖织物中的应用。
本发明整理剂中加入硅烷偶联剂，从而提高整理剂整理织物后的物理化学性能如强度、韧性、耐水洗性能。
本发明的水性织物涂层整理剂采用水作为溶剂或分散介质，与溶剂型相比，能大量减少VOC的排放，更符合环保要求。本发明利用二氧化硅气凝胶优异的绝热性，使得所制备的涂层整理剂拥有很好的保暖性能，同时复配二氧化钛，二氧化硅气凝胶与二氧化钛之间具有协同作用，使得保暖性能更好。另外，由于本发明只需要单层涂覆在织物上，所以织物的透气性和柔软性都更好。
有益效果
(1)本发明制得的涂层整理剂能够满足纺织品涂层整理的新要求，整理织物后具有较好的保暖性、疏水性和耐水洗性。
(2)本发明可以通过调节水性聚氨酯和有机硅树脂的成分配比，制得一系列柔软度不同的涂层整理剂，可应用于服装、窗帘等家纺织物。
(3)本发明使用水性织物涂层整理剂用水作为溶剂或分散介质，更加环保，能大量减少VOC的排放。
(4)本发明采用表面活性处理的方式，实现了二氧化硅气凝胶和二氧化钛的稳定分散，使得涂层剂更长久的储存稳定性。
(5)本发明可直接通过上浆工艺即可完成大规模、批量式的连续生产，生产成本低、效率高、工艺简单，应用前景广阔。
附图说明
图1-3为本发明水性织物涂层整理剂的制备流程图。
图4为实施例1中整理剂涂覆涤纶织物后的接触角。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例中涉及的原料来源如下：
二氧化钛：上海阿拉丁生化科技股份有限公司分析纯(AR)
二氧化硅气凝胶：山西阳泉煤业(集团)有限责任公司
水性聚氨酯乳液：德国巴斯夫涂覆级
硅烷偶联剂：国药集团化学试剂有限公司化学纯(CP)
分散剂：
十二烷基硫酸纳：阿法埃莎(中国)化学有限公司分析纯(AR)
月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠：上海源叶生物科技有限公司分析纯(AR)
十甲基环戊硅氧烷：阿法埃莎(中国)化学有限公司
湿润剂：
吐温：广州市锦源化学有限公司化学纯(CP)
失水山梨糖醇脂肪酸酯：江苏省海安石油化工厂化学纯(CP)
消泡剂：
CF-16：北京赛德丽科技股份有限公司工业级。
实施例涉及的性能测试如下：
耐水洗性：按照GB/T 5713—1997标准测试。
柔软性：使用织物柔软度测试仪测试涂覆涂层前织物和涂覆涂层后织物的柔软度。
耐摩擦性能：对涂层织物进行耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—2008测试。
实施例1
一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂，包括下列重量份的组分：水性聚氨酯乳液(固含量45％)40份，聚丙烯树脂乳液10份，羟乙基纤维素4份，去离子水30份，有机硅乳液6份，二氧化钛8份，经过表面处理的二氧化硅气凝胶粉体10份，十二烷基硫酸钠3份，月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3份，三甲基硅氧酸醋2份，十甲基环戊硅氧烷2份，硅烷偶联剂KH-550 3份，失水山梨糖醇脂肪酸酯0.5份，吐温0.5份，pH调节剂AMP-950.3份，消泡剂CF-16 6份。其中经表处理的二氧化硅气凝胶为：马弗炉200℃的温度下通入氧气5分钟对二氧化硅气凝胶表面接枝上羟基。
一种水性织物涂层整理剂的制备方法，包括：
(1)将经表处理的二氧化硅气凝胶10份、三甲基硅氧酸醋3份、十甲基环戊硅氧烷3份和去离子水10份混合，搅拌1.5h，得到浆料1；
(2)将二氧化钛8份、十二烷基硫酸钠3份、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3份和去离子水10份混合，搅拌1.5h，得到浆料2；
(3)将水性聚氨酯乳液40份，聚丙烯树脂乳液10份和有机硅乳液6份混合，40-60℃搅拌2h，得到粘合剂；
(4)将步骤(1)中浆料1和步骤(3)中粘合剂混合，在均质乳化机中35-40℃强力搅拌2h，加入步骤(2)中浆料2，然后加入硅烷偶联剂3份，在均质乳化机中35-40℃强力搅拌2h，加入消泡剂6份、失水山梨糖醇脂肪酸酯0.5份和吐温0.5份，强力搅拌3h，加入羟乙基纤维素4份和pH调节剂0.3份，强力搅拌3h，得到水性织物涂层整理剂。
本实施例中整理剂分散情况如下表所示，其中将实施例1中分散剂修改为表中的分散剂作为对比：
实施例2
一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂，包括下列重量份的组分：水性聚氨酯乳液(固含量45％)50份，聚丙烯树脂乳液10份，羟乙基纤维素5份，去离子水35份，有机硅乳液8份，二氧化钛9份，经过表面处理的二氧化硅气凝胶粉体15份，十二烷基硫酸钠4份，月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.4份，三甲基硅氧酸醋3份，十甲基环戊硅氧烷3份，硅烷偶联剂KH-550 4份，pH调节剂AMP-95 0.4份，消泡剂CF-16 6份，失水山梨糖醇脂肪酸酯0.5份，吐温0.5份。其中经表处理的二氧化硅气凝胶为：马弗炉200℃的温度下通入氧气5分钟对二氧化硅气凝胶表面接枝上羟基。
本实施例还提供一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂的制备方法，按照实施例1。
实施例3
一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂，包括下列重量份的组分：水性聚氨酯乳液(固含量45％)60份，聚丙烯树脂乳液20份，羟乙基纤维素6份，去离子水40份，有机硅乳液10份，二氧化钛10份，经过表面处理的二氧化硅气凝胶粉体20份，十二烷基硫酸钠5份，月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3份，三甲基硅氧酸醋4份，十甲基环戊硅氧烷4份，硅烷偶联剂KH-550 5份，pH调节剂AMP-95 0.5份，消泡剂CF-16 8份，失水山梨糖醇脂肪酸酯1份，吐温1份。其中经表处理的二氧化硅气凝胶为：马弗炉300℃的温度下通入氧气5分钟对二氧化硅气凝胶表面接枝上羟基。
本实施例还提供一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂的制备方法，按照实施例1。
对比例1
本对比例提供一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂及其制备方法，根据实施例1，将经过表面处理的二氧化硅气凝胶粉体重量份修改为18份，不添加二氧化钛，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种具有保暖性能的水性织物涂层整理剂及其制备方法，根据实施例1，将二氧化钛重量份修改为18份，不添加经过表面处理的二氧化硅气凝胶粉体，其余均与实施例1相同。
本发明实施例1-3和对比例1-2具有保暖性能的织物整理剂物理指标，使用Zeta电位仪、安东帕旋转流变仪、梅特勒pH计、固含量测试仪分别测试出实施例的pH值、固含量、黏度和Zeta电位，其结果如表1所示：
表1织物整理剂物理指标
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
外观(粘稠液)
乳白色
乳白色
乳白色
乳白色
淡黄色
pH值
9
9
8
8.5
8
固含量％
50
55
56
52
54
黏度mpa.s,25℃
800
820
825
805
815
Zeta电位mV
50
48
49
51
52
由表1可知，实施例1的固含量较低，但其稳定性较好。此外，与对比例1-2的浆料相比，混合后的复合浆料实施例1-3的稳定性都有所下降。
将实施例1-3以及对比例1-2中整理剂整理涤纶织物，具体步骤为：将涤纶织物通过浸轧机，经两次吹鼓、两次在整理剂中浸轧处理(平幅浸轧机处理，线速度为70m/min，轧余率75％)，得到上浆后的织物。然后把上浆的织物，放置在80℃的环境下烘焙2h，再放置在40℃的环境下干燥6h，得到后整理涤纶织物。
本发明硅烷偶联剂可以很好的增加耐水洗性，其实施例1中整理剂整理的织物耐水洗色牢度可达4-5级。此外，经过20次洗涤，常温传热系数仍低至0.038W/(m·K)。
根据有机硅乳液配比的不同，可以制备出不同手感的整理剂。实施例1整理剂整理织物得到的后整理涤纶织物使用织物柔软度测试仪测试涂覆涂层前织物和涂覆涂层后织物的柔软度，发现其柔软性几乎无变化。
对实施例1整理剂整理后的涂层织物进行耐摩擦色牢度测试，其耐摩擦色牢度在4-5级。
将实施例1整理剂涂覆在涤纶织物上，测得接触角在149°左右，表示该涂层非常疏水(如图4所示)。
上述整理后的织物在常温(35℃)的环境下，利用织物透气量测试仪测试织物透气量，使用热导率仪Fox200测试织物导热系数，水蒸气透过率测试仪测试织物的水蒸气透过量，通过计算得到织物二氧化硅气凝胶负载率(计算公式如下所示)，后整理织物性能指标结果如表2所示。
f为负载率，m0和m1分别为涂覆前后织物的质量。
表2后整理织物性能指标
由表2可知，只加入二氧化硅气凝胶的对比例1整理剂处理的织物热导率系数和只加入二氧化钛的对比例2整理剂处理的织物热导率系数都比较高，两者复配后的实施例1-3处理后的织物热导率系数有明显下降。因此可以推出，二氧化钛和二氧化硅气凝胶在浆料中具有协同作用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
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