一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法
阅读说明：本技术 一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法 (Preparation method of functional superfine fiber artificial leather capable of releasing negative oxygen ions ) 是由 钱能 朴钟皓 钱国春 包旭旭 董爱学 李小强 于 2021-10-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法,包括以下步骤：超细纤维人工皮革基布的前处理；制备电气石粉纳米粒子悬浊液：配制浓度为2-50g/L的硅酸钠溶液,将纳米电气石粉分散液添加到上述硅酸钠溶液中,搅拌混合形成悬浊液；第一预处理：将经过前处理的超细人工皮革基布放置在上述悬浊液中含浸处理,处理后干燥备用；凝胶化处理：配制浓度为50-200g/L的有机酸溶液,将经过第一预处理得到的超细纤维人工皮革在有机酸溶液中含浸处理,干燥即得。本发明制备方法简单,易于工业化生产,甲醛的分解率高,除甲醛效果好,同时超细纤维人工皮革本身的性能不受影响。(The invention discloses a preparation method of functional superfine fiber artificial leather capable of releasing negative oxygen ions, which comprises the following steps: pretreating the superfine fiber artificial leather base cloth; preparing tourmaline powder nano particle suspension: preparing a sodium silicate solution with the concentration of 2-50g/L, adding the nano tourmaline powder dispersion liquid into the sodium silicate solution, and stirring and mixing to form a suspension; first pretreatment: placing the pretreated superfine artificial leather base cloth in the suspension for impregnation treatment, and drying for later use; and (3) gelation treatment: preparing an organic acid solution with the concentration of 50-200g/L, impregnating the superfine fiber artificial leather obtained through the first pretreatment in the organic acid solution, and drying to obtain the superfine fiber artificial leather. The preparation method is simple, easy for industrial production, high in formaldehyde decomposition rate and good in formaldehyde removal effect, and meanwhile, the performance of the superfine fiber artificial leather is not affected.)
技术领域
本发明涉及功能性纤维制备技术领域，尤其是涉及一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法。
背景技术
负氧离子，又称负离子、空气负离子，是指获得多余电子而带负电荷的氧气离子。被誉为“空气维生素”的负氧离子有利于人体的身心健康。它主要是通过人的神经系统及血液循环能对人的机体生理活动产生影响。另外负氧离子具有极佳的净化除尘作用，在医学界享有“维他氧”“长寿素”等美称。
另一方面超细纤维人工皮革发展迅速，超纤皮革是在充分剖析天然皮革的基础上发展起来的。超细纤维合成革是由束状超细纤维与聚氨酯经过特殊工艺加工而成。它是采用与天然皮革中束状胶原纤维结构和性能相似的超细纤维，制成具有三维网络结构的非织造布，再填充性能优异具有开式微孔结构的聚氨酯经后加工处理而成。在服装面料，装饰材料，汽车内饰等方面得到了广泛的应用。特别是汽车内饰用途，由于消费者对于车内环境的要求越来越高。为了降低车内环境中的挥发性有机物(VOC)对人体的影响，内饰厂家推出了很多功能性内饰材料。例如具有光催化功能的内饰材料等。但是此类材料需要在有光照的条件下才能发挥效果。而具有负离子放出功能的材料则不需要光照条件，即使在黑暗条件下依然可以持续放出负氧离子，净化车内空气。鉴于以上原因，设计一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法上很有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法，制备方法简单，易于工业化生产，甲醛的分解率高，除甲醛效果好，同时超细纤维人工皮革本身的性能不受影响。
为实现上述目的，本发明提供了一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法，包括以下步骤：
(1)超细纤维人工皮革基布的前处理；
(2)制备电气石粉纳米粒子悬浊液：配制浓度为2-50g/L的硅酸钠溶液，将纳米电气石粉分散液添加到上述硅酸钠溶液中，搅拌混合形成悬浊液，其中纳米电气石粉分散液的添加量为0.01-20g/L；
(3)第一预处理：将经过前处理的超细人工皮革基布放置在上述悬浊液中含浸处理，处理后干燥备用；
(4)凝胶化处理：配制浓度为50-200g/L的有机酸溶液，将经过第一预处理得到的超细纤维人工皮革在有机酸溶液中含浸处理，干燥即得负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革。
优选的，所述步骤(1)中超细纤维人工皮革基布的前处理具体步骤为：
S1、取涤纶超细纤维基布经过热收缩提高表观密度后，进行水溶性聚氨酯树脂的含浸处理；
S2、经过水洗工艺去除水溶性聚氨酯树脂后，进行开纤处理；
S3、经过开纤处理的基布进行染色处理，染色处理才去溢流染色的方法进行。
优选的，所述步骤(2)中纳米电气石粉分散液使用的纳米电气石粉的粒径≤50nm。
优选的，所述步骤(3)中的含浸处理的干燥温度为110-130℃，带液量为70-150％。
优选的，所述步骤(4)中有机酸为羧酸、磺酸、亚磺酸中的一种，其中羧酸分子中碳原子个数不大于10，磺酸或亚磺酸中碳原子个数不大于8。
优选的，所述步骤(4)中的含浸处理的带液量为70-150％。
优选的，所述步骤(4)中含浸处理后干燥温度为110-130℃，干燥时间不少于1分钟。
将负氧离子放出技术与超细纤维人工皮革技术相结合，制备具有负氧离子放出功能的超纤皮革不仅可以使超纤皮革具有自清洁的功能，还能长久地保持超纤皮革制品的优良观感，在汽车内饰用途或者装饰材料用途时，还可有效分解空气中的甲醛等有害气体，是一种绿色环保材料。但是由于纳米电气石对于氧化对象没有选择性，若直接复合到有机物基体材料中，会削弱基体材料的耐老化性能，降低材料的光学稳定性，缩短材料的使用寿命，因此限制了其在有机载体上的应用。为了解决上述问题，本发明选定出一种对电气石粉的负氧离子放出效果不敏感的无机材料二氧化硅作为电气石粉的载体，将电气石粉杂化在二氧化硅载体中的同时，加工到纤维表面，以克服上述缺点。电气石与二氧化硅发生的是物理杂化，且其中只有一部分利用了化学反应，具体步骤分为两步，电气石分散在硅酸钠的水溶液中形成悬浊液，该悬浊液为碱性。无纺布基布在该溶液中含浸干燥后，表面会形成一层硅酸钠膜，且该膜中含有分散的电石粒子。之后用酸溶液对纤维表面的硅酸钠进行酸碱中和，中和后生成附着在纤维表面的不溶于水的多孔二氧化硅膜，且此多孔膜中含有电气石微粒子。这样处理的目的在于防止电气石粉末直接附着在有机的纤维表面，对纤维造成损伤。
因此，本发明采用上述一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法，制备方法简单，易于工业化生产，甲醛的分解率高，除甲醛效果好，同时超细纤维人工皮革本身的性能不受影响。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明提供了一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法，包括以下步骤：
(1)超细纤维人工皮革基布的前处理；
使用纤维为37岛定岛，海成分为涤纶，岛成分为涤纶，长度为51mm，将纤维经过铺网，针刺制备基布，基布的表观密度为300g/m2；
将基布经过90℃热蒸汽的热收缩提高表观密度至350g/m2后，进行水性聚氨酯树脂的含浸处理，含浸处理分为两次含浸，第一次浸液工艺为含有20wt.％的水溶性聚酯，带液量100％，干燥温度130℃；第二次浸液工艺为含有30wt.％的水性聚氨酯，干燥温度130℃，控制带液量使坯布水性聚氨酯的增重量在25wt.％。之后经温水洗工艺去除第一次含浸工艺的水溶性聚酯，使用NaOH水溶液进行开纤处理，开纤处理时的NaOH水溶液浓度为10g/L，开纤处理的温度为130℃，处理时间为40分钟，浴比1:20，经过开纤处理的基布进入染色处理工艺。
染色工艺采取溢流染色的方法进行，室温条件下将上述经过前处理的超细纤维人工皮革放入溢流染色机的机缸内，并添加染料(分散黑20g/L)、助剂和水(浴比1：20)，按照1℃/分钟的速率提升机缸内的温度到130℃，并在130℃条件下保温40分钟；保温后以2℃/分钟的速率降温至70度后排水；排水后，向溢流染色机机缸内注入清水和还原洗净剂，以按照1℃/分钟的速率提升机缸内的温度到85℃，并在85℃的条件下保温20分钟后排水；经过上述染色处理后的基布经脱水和干燥处理(100℃，3分钟)后即得到经过前处理的超细人工皮革基布。
(2)制备电气石粉纳米粒子悬浊液：配制浓度为2-50g/L的硅酸钠溶液，将纳米电气石粉分散液添加到上述硅酸钠溶液中，搅拌混合形成悬浊液，其中纳米电气石粉分散液的添加量为0.01-20g/L，纳米电气石粉分散液使用的纳米电气石粉的粒径≤50nm。
(3)第一预处理：将经过前处理的超细人工皮革基布放置在上述悬浊液中含浸处理，含浸处理的干燥温度为110-130℃，带液量为70-150％，处理后干燥备用。
(4)凝胶化处理：配制浓度为50-200g/L的有机酸溶液，将经过第一预处理得到的超细纤维人工皮革在有机酸溶液中含浸处理，含浸处理的带液量为70-150％，干燥即得负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革，干燥温度为110-130℃，干燥时间不少于1分钟，其中有机酸为羧酸、磺酸、亚磺酸中的一种，其中羧酸分子中碳原子个数不大于10，磺酸或亚磺酸中碳原子个数不大于8。
实施例1
(1)制备电气石粉纳米粒子悬浊液
将10g硅酸钠溶解在600ml水中，然后添加57.1g粒径≤50nm的纳米电气石粉分散液(其中固含量为35％)，搅拌混合并添加水定容至1L，形成均一的悬浊液，此时溶液中硅酸钠浓度为10g/L，纳米电气石粉分散液的浓度为20g/L；
(2)第一预处理
将经过前处理的超细人工皮革基布放入到得到的悬浊液中进行含浸处理，带液量100％，干燥温度130℃；
(3)凝胶化处理
将100g柠檬酸溶解在1L水中，配制成浓度为100g/L的柠檬酸溶液，将步骤(2)中得到的超细纤维人工皮革在柠檬酸溶液中进行含浸处理，含浸工艺为带液量100％，干燥温度110℃，干燥时间为2分钟。
实施例2
(1)制备电气石粉纳米粒子悬浊液
将20g硅酸钠溶解在600ml水中，然后添加14.4g粒径≤50nm的纳米电气石粉分散液(其中固含量为35％)，搅拌混合并添加水定容至1L，形成均一的悬浊液，此时溶液中硅酸钠浓度为20g/L，纳米电气石粉分散液的浓度为5g/L；
(2)第一预处理
将经过前处理的超细人工皮革基布放置在得到的悬浊液中进行含浸处理，含浸处理的带液量120％，干燥温度110℃；
(3)凝胶化处理
将80g醋酸溶解在600ml水中，配制浓度为80g/L的醋酸溶液，将步骤(2)中得到的超细纤维人工皮革在醋酸溶液中进行含浸处理，含浸工艺为带液量90％，干燥温度130℃，干燥时间为3分钟。
实施例3
(1)制备电气石粉纳米粒子悬浊液
将50g硅酸钠溶解在600ml水中，然后添加28.7g粒径≤50nm的纳米电气石粉分散液(其中固含量为35％)，搅拌混合并添加水定容至1L，形成均一的悬浊液；此时溶液中硅酸钠浓度为50g/L，纳米电气石粉分散液的浓度为10g/L；
(2)第一预处理
将经过前处理的超细人工皮革基布在步骤(1)中得到的悬浊液进行含浸处理，含浸处理的带液量90％，干燥温度120℃；
(3)凝胶化处理
将50g甲磺酸溶解在1L水中，配制成浓度为50g/L的甲磺酸溶液，将步骤(2)中得到的超细纤维人工皮革在甲磺酸溶液中进行含浸处理，含浸工艺为带液量100％，干燥温度130℃，干燥时间为2分钟。
实施例4
(1)制备电气石粉纳米粒子悬浊液
将50g硅酸钠溶解在600ml水中，然后添加3.0g粒径≤50nm的纳米电气石粉分散液(其中固含量为35％)，搅拌混合并添加水定容至1L，形成均一的悬浊液；此时溶液中硅酸钠浓度为50g/L，纳米电气石粉分散液为1g/L；
(2)第一预处理
将经过前处理的超细人工皮革基布在步骤(1)中得到的悬浊液进行含浸处理，带液量90％，干燥温度120℃；
(3)凝胶化处理
将50g甲磺酸溶解在1L水中，配制成浓度为50g/L的甲磺酸溶液，将步骤(2)中得到的超细纤维人工皮革在甲磺酸溶液中进行含浸处理，含浸工艺为带液量100％，干燥温度130℃，干燥时间为2分钟。
对比例
(1)制备硅酸钠溶液
将50g硅酸钠溶解在600ml水中，搅拌混合并添加水定容至1L，形成均一的悬浊液，此时溶液中硅酸钠浓度为50g/L；
(2)第一预处理
将经过前处理的超细人工皮革基布在步骤(1)中得到的悬浊液进行含浸处理，带液量90％，干燥温度120℃；
(3)凝胶化处理
将50g甲磺酸溶解在1L水中，配制成浓度为50g/L的甲磺酸溶液，将步骤(2)中得到的超细纤维人工皮革在甲磺酸溶液中进行含浸处理，含浸工艺为带液量100％，干燥温度130℃，干燥时间为2分钟。
负氧离子放出功能超细纤维人工皮革效果测试：
将实施例1-4和对比例中得到的基布、未加工的基布剪裁成10cm×10cm大小放入500ml玻璃锥形瓶内。密闭后用针管取1ml瓶内气体，利用负离子浓度检测仪测试负氧离子浓度；24小时后再次取出1ml瓶内气体，利用负离子浓度检测仪测试负氧离子浓度，具体结果见下表。
表1各样品负氧离子浓度
因此，本发明采用上述一种负氧离子放出功能性超细纤维人工皮革的制备方法，制备方法简单，易于工业化生产，甲醛的分解率高，除甲醛效果好，同时超细纤维人工皮革本身的性能不受影响。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
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