一种提高静电自组装仿生结构生色纺织品颜色耐久性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及纺织品染整技术领域，特别涉及一种提高静电自组装仿生结构生色纺 织品颜色耐久性的方法。
【背景技术】
[0002] 目前使纺织品产生颜色的主要途径是通过在纺织品上施加有色物质（染料或颜 料）来实现，是有色物质对光产生选择性吸收作用的结果，被称之为色素色。而自然界中的 蓝天、彩虹、蝴蝶翅膀、孔雀羽毛、贝壳和各类光彩夺目的宝石等，是以特定组织的物理结构 对光的散射、色散、干涉或衍射等作用来产生颜色，被称之为结构色。结构色通常具有高亮 度、高饱和度、虹彩现象、永不褪色等优点，只要材料的结构稳定，其颜色不会消减。模拟自 然界中的微结构，将其应用于纺织品的仿生结构生色，可制备出具有虹彩效应（颜色随观 察角度的变化而变化的效果）、灵动如生的新型生态纺织品，将会有非常广阔的市场前景。
[0003] 关于仿生结构生色纺织品的制备，东华大学申请的中国发明专利CN 102991048 A 公开了一种利用静电自组装法制备织物结构色的方法。该专利提出利用静电自组装技术在 PET(聚对苯二甲酸乙二酯）膜和织物上制备聚合物与无机纳米胶体粒子构成的复合薄膜， 实现了纺织品的仿生结构生色。该专利中提及的复合薄膜虽具有较好的稳定性，但未对仿 生结构生色织物的颜色耐久性有详细描述和客观测试评价。
[0004] 本课题组利用静电自组装法，通过交替浸渍带正电荷的聚乙烯亚胺（PEI)的水溶 液和带负电荷的SiOjfi米粒子溶胶液，在涤纶织物上成功制备了色彩绚丽多变的SiO2/PEI 结构色薄膜，通过分析薄膜的形态结构和光学特性，确定了结构色薄膜的生色机理，并建立 了薄膜的自组装过程模型，为开发纺织品的生态着色技术提供一定的理论和实践基础，但 这种结构生色纺织品的颜色耐久性还未能达到工业应用的要求。
[0005] 对于色素着色的纺织品，考察其颜色耐久性一般利用色牢度指标评价，包括耐摩 擦色牢度、耐水洗色牢度、耐日晒色牢度、耐汗渍色牢度等，其中耐摩擦色牢度和耐水洗色 牢度是评定纺织品色牢度高低的重要指标。静电自组装仿生结构生色纺织品主要利用纳米 粒子和高分子之间的静电力作用在织物表面形成复合薄膜而使纺织品呈现颜色，这种复合 薄膜自身的结构稳定性和与织物的结合牢度直接影响结构生色纺织品的耐摩擦和耐水洗 色牢度。用于提高色素生色纺织品的固色剂可分为阳离子聚合物型固色剂、树脂型固色剂 和反应交联型固色剂三大类，其作用机理主要是：1)阳离子固色剂封闭阴离子染料的水溶 性基团；2)高分子固色剂成膜包覆染料；3)带反应性的固色剂与染料进行反应。上述原理 都是针对染料性质而起作用的，因而适用于色素着色纺织品，不适用于结构生色纺织品。目 前鲜有关于提高静电自组装仿生结构生色纺织品颜色耐久性的研究和报道。
[0006] 硅烷偶联剂是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，既 能与无机物发生反应，又能与有机物分子相互作用。利用硅烷偶联剂的这种桥联作用可提 高无机物和有机物之间的相容性，从而大大改善材料的应用性能。Si02/PEI结构色薄膜是 一种由带相反电荷的无机纳米粒子Si02和有机高分子PEI构成的复合薄膜。当硅烷偶联 剂作用于静电自组装而成的无机/有机复合薄膜时，其分子的一端能与薄膜中的Si02纳米 粒子反应形成硅氧键，另一端能与PEI高分子相互作用，从而在复合薄膜内部形成结合更 为牢固的无机/有机杂化体系，此外偶联剂还可自身成膜。利用硅烷偶联剂处理静电自组 装仿生结构生色纺织品能有效提高复合薄膜的结构稳定性及其与织物的结合牢度，从而提 高其耐摩擦和耐水洗色牢度，最终可实现其颜色的耐久性。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种提高静电自组装仿生结构生色纺织品颜色耐久性的方法，该方法 操作简单，易于实施，通过该方法处理的仿生结构生色织物具有良好的耐摩擦和耐水洗色 牢度。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009] -种提高静电自组装仿生结构生色纺织品颜色耐久性的方法，包括以下步骤：用 去离子水将硅烷偶联剂配制成〇. 3-3. Og/L的分散液，超声处理10-60min，把制备完成的静 电自组装仿生结构生色纺织品置于硅烷偶联剂水分散液中，在40-85Γ条件下水浴振荡处 理0.5-3. Oh。硅烷偶联剂是一类物质，其一端能与无机物发生反应，另一端又能与有机物 分子相互作用，本发明以硅烷偶联剂KH570为例阐述提高静电自组装仿生结构生色纺织品 颜色耐久性的方法，KH570是比较典型的一只偶联剂，类似结构的也可用。
[0010] 本发明中使用的硅烷偶联剂作用于Si02纳米粒子与高分子PEI构成的复合薄膜， 能与SiOjfi米粒子表面的羟基作用生成Si-Ο键，同时能与高分子PEI发生反应，形成SiO 2纳米粒子-硅烷偶联剂-PEI杂化材料，且多余的偶联剂之间脱水缩合自相成膜，形成柔性 有机立体网络结构，从而提高复合薄膜结构的稳定性及薄膜与织物的结合牢度，进而提高 仿生结构生色纺织品的耐摩擦和耐水洗色牢度，最终实现其颜色的耐久性。该方法制备过 程简单，易于实施。
[0011] 作为优选，所述的硅烷偶联剂水分散液的浓度为〇. 5-2. Og/L。浓度过高，效果提高 不显著；浓度过低，偶联剂的桥连作用不够，对结构色牢度的提高不足。
[0012] 作为优选，所述的硅烷偶联剂水分散液超声处理15-40min。超声处理的作用是使 硅烷偶联剂在水中分散均匀。
[0013] 作为优选，所述的水浴振荡温度为45_80°C。温度过高会使自组装形成的结构受 损，温度过低偶联剂进入的区域受限制。
[0014] 作为优选，所述的水浴振荡处理为0. 5-1. 5h。
[0015] 作为优选，静电自组装仿生结构生色纺织品的制备方法如下：
[0016] 以0. 3-0. 5wt. % PEI水溶液作为组装液1，以0. 2-0. 4wt. % SiOjfi米粒子溶胶液 作为组装液2,将待组装的织物按以下程序处理，先在组装液1中充分浸渍后取出，用去离 子水清洗3-5次，再浸入组装液2中，充分浸渍后再用去离子水清洗3-5次，如此完成一个 周期Si02/PEI复合薄膜的组装，重复上述过程η次在涤纶织物上完成η周期复合薄膜的组 装，η为正整数。组装周期数（η)不同，结构色不同。类似原理的组装液同样适合。
[0017] 本发明利用硅烷偶联剂处理静电自组装仿生结构生色纺织品，可有效提高其耐摩 擦和耐水洗色牢度，并对织物的手感基本无影响，且处理前后纺织品的结构色基本无变化。 此外，硅烷偶联剂处理复合薄膜具有普适性，即对不同种类的无机纳米粒子/高分子复合 膜均有良好的反应性和固着作用。
[0018] 与本发明中类似结构的硅烷偶联剂均属于本发明保护范围。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明利用硅烷偶联剂处理仿生结构生 色纺织品，能有效提高复合薄膜本身的结构稳定性及其与织物的结合牢度，制备工艺简单， 无需高温预烘、焙烘和后期的水洗过程，易于实施，易于工业化生产。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发 明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落 入本发明保护范围。
[0021] 在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等 均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常 规方法。
[0022] 静电自组装仿生结构生