本發明涉及一種基于烷基氧基硅烷的棉織物吸濕快干整理方法，屬于功能紡織品技術領域。
背景技術：
隨著生活質量的提高，消費觀念的轉變，純棉服裝又重回人們的視線。棉纖維是一種親水性強的天然纖維，手感柔軟，與皮膚有良好的親和性，廣泛應用于內衣、休閑服和運動服。但在人體大量出汗時，纖維吸濕后發生膨脹，阻塞氣孔，透氣性變差，產生悶熱感.，而且棉織物導、放濕性慢，水不容易揮發，會造成陰冷感，從而影響舒適性。疏水性纖維雖易洗快干，但吸濕性差。不論是棉纖維還是疏水性纖維都很難兼具吸濕性和快干性這兩種性能。故需要結合兩者的優缺點，使紡織服裝面料同時具備吸濕性和快干性兩種性能。吸濕快干面料指的是在濕熱環境條件下，汗水經芯吸、擴散、傳輸等作用，轉移到纖維表面，并迅速揮發，使皮膚保持一定的干爽性。并且在大量出汗的情況下，能始終保持皮膚與織物間的微氣候狀態，不影響微氣候與外界環境之間的熱濕交換。
影響棉織物的穿著舒適性的主要原因是棉導濕、散濕慢。如果棉織物的吸濕能力適當減小，則吸附在織物表面的水分減少，織物表面的水分較少地進入到織物內部，織物的干燥速率加快，舒適性也就提高。就結構來說，可以從纖維、紗線和織物三方面來降低棉的吸濕性能，從而提織物快干。(1)從纖維角度：可以對棉織物的部分纖維進行疏水整理，將整理過的纖維與未整理的纖維混紡，達到疏水效果。也可以把棉纖維與其他疏水性纖維混紡，使纖維親水性下降。(2)從紗線角度：對棉紗進行局部疏水整理，可以單獨使用整理過的棉紗線，也可以把整理過的棉紗與未整理的棉紗進行交織，還可以把棉紗與疏水性紗線進行交織。(3)從織物角度：可以設計織造組織結構或者對棉織物進行局部疏水處理，但不對棉織物的吸濕能力造成較大影響。織造前處理屬于由源頭出發，織物成形后就具備吸濕快干性能，但是對已有面料沒有作用。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明首先提供了一種基于烷基氧基硅烷的棉織物吸濕快干整理方法。采用含烷基氧基硅烷為改性試劑，通過在棉纖維上接枝、聚合，適度封閉纖維素羥基，在保持棉織物吸濕性的基礎上賦予棉織物快干性能。
所述整理方法的主要步驟為：烷基氧基硅烷溶解于一定浴比溶劑后，在一定溫度和pH下，烷基氧基硅烷水解后得到整理液，浸漬棉織物，軋壓后烘干；其中烷基氧基硅烷的用量為相對于織物重量的質量分數的0.05-6％。
在本發明的一種實施方式中，所述烷基氧基硅烷為以下任意一種或者兩種以上的混合：烷基二甲氧基硅烷、烷基三甲氧基硅烷、烷基二乙氧基硅烷、烷基三乙氧基硅烷。
在本發明的一種實施方式中，所述烷基氧基硅烷的C原子個數為1～18。
在本發明中，當烷基三甲氧基硅烷的烷烴鏈較長時，烷基氧基硅烷的用量可以相對減少。
在本發明的一種實施方式中，當烷基氧基硅烷中烷基C原子個數為1-8時，烷基氧基硅烷的用量為織物質量分數的0.5-6％；當烷基氧基硅烷中烷基C原子個數為10-12時，烷基氧基硅烷的用量為織物質量分數的0.1-2.0％；當烷基氧基硅烷中烷基C原子個數為14-18時，烷基氧基硅烷的用量為織物質量分數的0.05-0.1％。針對C原子個數不同，相應地控制烷基氧基硅烷的用量，在這樣的控制方法下，才能使纖維素羥基濕度封閉，達到良好的吸濕快干效果。
在本發明的一種實施方式中，所述烷基二甲氧基硅烷為甲基二甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、丙基二甲氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、丁基二甲氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、己基二甲氧基硅烷、二己基二甲氧基硅烷、辛基二甲氧基硅烷、癸基二甲氧基硅烷、十二基二甲氧基硅烷、十四基二甲氧基硅烷、十六基二甲氧基硅烷、十八基二甲氧基硅烷。
在本發明的一種實施方式中，所述烷基三甲氧基硅烷為甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、十二基三甲氧基硅烷、十四基三甲氧基硅烷、十六基三甲氧基硅烷、十八基三甲氧基硅烷。
在本發明的一種實施方式中，所述烷基二乙氧基硅烷為甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基二乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、丙基二乙氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、丁基二乙氧基硅烷、二丁基二乙氧基硅烷、己基二乙氧基硅烷、二己基二乙氧基硅烷、辛基二乙氧基硅烷、癸基二乙氧基硅烷、十二基二乙氧基硅烷、十四基二乙氧基硅烷、十六基二乙氧基硅烷、十八基二乙氧基硅烷。
在本發明的一種實施方式中，所述烷基三乙氧基硅烷為甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二基三乙氧基硅烷、十四基三乙氧基硅烷、十六基三乙氧基硅烷、十八基三乙氧基硅烷。
在本發明的一種實施方式中，所述溶劑為以下任意一種或者兩種以上的混合：甲醇、乙醇、異丙醇、異丙醇、丁醇。
在本發明的一種實施方式中，所述浴比為1:10-1:50。
在本發明的一種實施方式中，所述整理液pH取值范圍為2-6。
在本發明的一種實施方式中，所述烷基氧基硅烷水解溫度取值范圍為10-80℃。
在本發明的一種實施方式中，所述烷基氧基硅烷水解時間取值范圍為0.5-6小時。
在本發明的一種實施方式中，所述棉織物浸漬整理液時間取值范圍為0.5-8小時。
在本發明的一種實施方式中，所述浸漬棉織物后的軋壓軋余率取值范圍為80-200％。
在本發明的一種實施方式中，所述織物焙烘溫度取值范圍為80-120℃。
在本發明的一種實施方式中，所述方法具體是：相對于織物重質量百分數為0.05-6％的烷基氧基硅烷在溶劑中(pH＝2-6)于10-80℃水解0.5-6小時后，浸漬棉織物0.5-8小時，以軋余率為80-200％軋壓后80-120℃烘干。
本發明的有益效果：
(1)本發明方法采用一定的烷基氧基硅烷改性試劑在棉織物上接枝、聚合，針對C原子個數不同，相應地通過控制條件，比如改性試劑的加入量來適度封閉纖維素羥基，在保持棉織物具有一定吸濕回潮性能的同時還具備導濕、放濕能力，改善棉織物的快干性能；改性后棉織物的吸濕性避免了穿著過程中的悶熱感、陰冷感、靜電等問題的產生；
(2)本發明方法采用烷基氧基硅烷改性，避免了含氟類化學試劑能引起的環境問題；
(3)本發明操作簡單、生產效率高，適合工業化生產；較低溫度烘干織物，棉纖維受損傷程度較小。
附圖說明
圖1為改性前后棉織物掃描電鏡圖片：(a)改性前，(b)改性后。
具體實施方式
回潮率測試：先將試樣放入烘箱中烘至絕干，稱取絕干時的織物重量。然后把試樣置在溫度(20±1)℃、濕度(65±2)％下，進行二十四小時調溫調濕，稱取織物吸濕回潮后的質量，并計算相應的回潮率。
回潮率＝(織物濕重－織物干重)/織物干重×100％
保水率測試：在標準狀態(溫度(20±1)℃、濕度(65±2)％)下，將試樣用蒸餾水完全浸漬，時間為15min。充分潤濕后布樣放入全自動縮水率試驗機中脫水5min，測量脫水后織物重量，計算相應的保水率。
保水率＝(脫水后織物重量－織物干重)/織物干重×100％
放濕性(快干速率)測試：將試樣浸泡在蒸餾水中15min，待飽和吸水后取出試樣。軋余率為80～90％軋壓，稱取軋液后試樣質量。計此時為0時刻，即放濕開始。織物在恒溫恒濕箱(溫度(20±1)℃、濕度(65±2)％)中自然放濕，20min后取出試樣，記錄此刻放濕后的質量。最后把試樣放入烘箱中烘至絕干，稱其絕干質量。計算放濕開始后的第20min時織物的相對含濕率。
相對含水率＝ΔM0/ΔM
式中：ΔM為軋后織物質量與絕干質量之差；
ΔM0為放濕20min后的織物質量與絕干質量之差.
毛效測試：根據FZ/T01071-2008《紡織品毛細效應試驗方法》，對在標準狀態下(溫度(20±1)℃、濕度(65±2)％)已預調濕的布樣進行毛效測試，記錄實驗開始30min后織物的毛細高度(mm)。
滴水擴散測試：根據GB/T21655.1-2008《紡織品吸濕速干性的評定第1部分：單項組合試驗法》測試織物的滴水擴散時間和擴散直徑。將在標準狀態下達到調濕平衡的布樣平放在實驗臺上，用移液槍吸入50μL蒸餾水，在距試樣表面1cm處時將水輕輕地滴在試樣上，觀察水珠從珠狀到鋪展的情況，用秒表記錄整個擴散時間(s)，直到水滴不再擴散為止。
棉織物表征測試：整理前后的織物采用掃描電子顯微鏡(SEM)進行表面形貌觀察，放大倍數為5000倍。用傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)，對接枝前后的棉織物進行化學基團表征。
實施例1
織物：純棉織物(40S×40S/133*72)
處方：
甲基二甲氧基硅烷：6％
溶劑：甲醇
浴比：1:50
水解溫度：10℃
水解時間：6小時
浸漬時間：2小時
軋余率：80-90％
烘干溫度：80℃
實施例2
織物：純棉織物(40S×40S/133*72)
處方：
己基二乙氧基硅烷：4％
溶劑：丙醇
浴比：1:10
水解溫度：80℃
水解時間：0.5小時
浸漬時間：1.0小時
軋余率：180-200％
烘干溫度：100℃
實施例3
織物：純棉織物(40S×40S/133*72)
處方：
癸基三甲氧基硅烷：1％
溶劑：乙醇
浴比：1:20
水解溫度：40℃
水解時間：0.5小時
浸漬時間：1.0小時
軋余率：90-100％
烘干溫度：120℃
實施例4
織物：純棉織物(40S×40S/133*72)
處方：
十二基三乙氧基硅烷：2％
溶劑：乙醇
浴比：1:20
水解溫度：40℃
水解時間：0.5小時
浸漬時間：1.0小時
軋余率：150-180％
烘干溫度：100℃
實施例5
織物：純棉織物(40S×40S/133*72)
處方：
十六基三甲氧基硅烷：0.1％
溶劑：乙醇
浴比：1:20
水解溫度：40℃
水解時間：0.5小時
浸漬時間：8.0小時
軋余率：90-100％
烘干溫度：100℃
處理后織物性能見表1。
對照1
織物：純棉織物(40S×40S/133*72)
處方：
二氯硅烷：1％
溶劑：乙醇
浴比：1:20
水解溫度：40℃
水解時間：0.5小時
浸漬時間：1.0小時
軋余率：90-100％
烘干溫度：120℃
處理后織物性能見表1。
對照2
織物：純棉織物(40S×40S/133*72)
處方：
癸基三甲氧基硅烷：8％
溶劑：乙醇
浴比：1:20
水解溫度：40℃
水解時間：0.5小時
浸漬時間：1.0小時
軋余率：90-100％
烘干溫度：120℃
處理后織物性能見表1。
對照3
織物：純棉織物(40S×40S/133*72)
處方：癸基三甲氧基硅烷：0.05％
溶劑：乙醇
浴比：1:20
水解溫度：40℃
水解時間：0.5小時
浸漬時間：1.0小時
軋余率：90-100％
烘干溫度：120℃
處理后織物性能見表1。
分別對實施例1-5和對照1-3處理后織物的性能進行測試，包括滴水擴散時間、擴散直徑、毛細高度、回潮率、保水率、脫水20分鐘后織物相對含水率和斷裂強度，結果如表1所示。
表1處理后織物性能
注：空白棉織物的斷裂強度經緯向分別為800和425N，毛效高度為119.4mm，回潮率為7.63％，保水率為72.47％，滴水擴散時間為12.60s，滴水20s水滴經緯向擴散直徑分別為3.66cm和3.02cm，脫水20min后相對含水率為58.38％；滌綸織物的保水率為5.64％。
由表1數據可知，經實施例1-5的烷基氧基硅烷改性劑整理后，棉織物較未整理織物，吸濕性能(體現在滴水擴散時間、擴散直徑、毛細高度、回潮率、保水率)雖有下降，但下降幅度較小；速干性能(脫水20分鐘后織物相對含水率)明顯提高，水分散失為未整理布樣的1.2-1.5倍。整理后織物斷裂強度損失較小(<5％)。由改性前后棉織物的SEM圖(圖1)可知，改性前棉織物相對光滑，而經癸基三甲氧基硅烷改性后，棉織物表面變得粗糙，且存在一定數量微小顆粒。由對照1和實施例3及空白棉織物性能比較可知，相同實驗條件下，改性整理劑為二氯硅烷時，織物強度下降極大。由對照2和實施例3及空白棉織物性能比較可知，相同實驗條件下，而癸基三甲氧基硅烷用量過大時，整理后棉織物表現為疏水，水滴不能在織物表面擴散、吸附，服用過程難以吸收人體產生的汗液，將產生穿著不適感.由對照3和實施例3及空白棉織物性能比較可知，相同實驗條件下，癸基三甲氧基硅烷用量過小時，棉織物的羥基參加反應的數量極低，棉的吸濕性基本不產生變化，導致整理后織物不能較快脫水，快干性能沒有改變。
產品疏水效果重復性：按實施例3整理的棉織物，經過10次分批次整理，每次整理的滴水擴散時間波動范圍為16.59±0.6s，滴水20s水滴經緯向擴散直徑波動范圍分別為2.90±0.07和2.50±0.07cm，毛校波動范圍為96.8±2mm，回潮率波動范圍為6.15±0.26％，保水率波動范圍為65.99±1.61％，脫水20min后織物相對含水率波動范圍為43.54±2.50％。此外，實施例1～5的其他方案進行重復，結果與表1基本一致，波動范圍很小。
雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發明，任何熟悉此技術的人，在不脫離本發明的精神和范圍內，都可做各種的改動與修飾，因此本發明的保護范圍應該以權利要求書所界定的為準。