基于金纳米粒子的光诱导天然纤维的染色方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用光诱导作用下在天然纤维上原位合成金纳米粒子进而实现纤维功能化的染整方法，属于纺织科学技术领域。本发明利用光照的手段，在天然纤维上将氯金酸还原，从而在天然纤维表面形成金米粒子。该种方法既能使天然纤维展现鲜艳的颜色，同时也赋予天然纤维特殊的功能性，包括抗日晒和防紫外。用于光诱导的光源包括紫外光，可见光和红外光多个波段。本发明避免了纤维的传统染色工艺中的复杂过程，以及需添加大量助剂，后处理，高温的染色要求，同时也避免了用水量大，污染严重的环境问题。本发明所涉及的染色方法采用金离子作为功能性纳米粒子的前驱体，利用率高，降低染色过程水的用量，而且减少了废液的排放，安全节能，清洁环保。
【专利说明】
基于金纳米粒子的光诱导天然纤维的染色方法
技术领域
[0001]本发明涉及基于金纳米粒子的光诱导天然纤维的染色方法，属于纺织科学技术领域。
【背景技术】
[0002]贵金属纳米粒子，包括金和银纳米粒子由于其独特的局域表面等离子体共振(LSPR)而受到人们广泛的关注。局域表面等离子体共振是指当光照射到金属表面的时候，金属与光会发生相互作用，当光的电磁场频率与电子的等离子体共振频率一致的时候就会发生共振，由于产生的表面等离子体波被局限在纳米结构的附近，所以被称为局域表面等离子体共振。LSPR受到很多因素的影响，包括纳米粒子大小，粒子形状，粒子组成，粒子周围环境和粒子间距。合成金纳米粒子的方法有很多。金纳米粒子独特的光学性能可以赋予织物鲜艳的颜色。在我们之前的研究中，金银纳米粒子已经应用于多种纤维的染色。
[0003]传统上染天然纤维的染料种类有很多，例如酸性染料，分散染料和活性染料。然而，在传统染色中，光褪色，耗水与耗能依然是急需解决的问题。基于贵金属纳米粒子的染色方法为人们提供了一种新的纤维染色途径。我们已经发展多种方法来进行纤维的贵金属纳米粒子染色。例如，通过静电相互作用将各向异性银纳米粒子组装至羊毛纤维上实现纳米粒子与纤维的复合。另外，通过加热的方法在棉纤维上原位合成银纳米粒子实现了棉纤维的染色。不同于以前的工作，本发明利用光照辐射来诱导金银纳米粒子在天然纤维上的合成，使得纤维显现特定的颜色，同时赋予纤维其他的功能性。通过光诱导，金银纳米粒子在天然纤维上的原位合成得以实现，合成的金银纳米粒子由于其LSPR性质而赋予纤维鲜艳的颜色和良好的光稳定性，同时也具有优异的抗紫外性能以及抗菌特性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种快速的基于金纳米粒子的天然纤维染色方法，染色过程简单易操作，且能赋予天然纤维多种功能性。本发明所述方法包括以下步骤:
[0005]基于金纳米粒子的光诱导天然纤维的染色方法，本发明利用氯金酸作为纳米粒子的前驱体，在光源照射下，在天然纤维上原位合成金纳米粒子，所述染色方法包括以下步骤:
[0006]A.天然纤维与金离子的吸附
[0007]配置浓度为0.2mM?0.7mM氯金酸水溶液，调节溶液的pH值为4?7，将天然纤维洗净后浸入至氯金酸溶液中，浴比为20?200，在室温下震荡15min，然后静置5min，使贵金属离子吸附到天然纤维上。
[0008]B.天然纤维的染色
[0009]将盛有天然纤维的氯金酸溶液置于光源下光照I?5h，随后取出已结合有金纳米粒子的天然纤维，并洗净。最后，将天然纤维在室温下自然晾干或烘干。
[0010]所述的天然纤维为蛋白质纤维或纤维素纤维或蛋白质纱线或纤维素纱线或蛋白质织物或纤维素织物中的一种。
[0011]所述的光诱导的光源为自然太阳光或紫外光或可见光或红外光或模拟太阳光中的一种或多种。
[0012]本发明的有益效果:本发明采用光诱导在天然纤维上合成金纳米粒子进行染色，步骤简单，无需后处理，对天然纤维的损伤小。得到染色纤维具有优异的耐光照色牢度，抗紫外性能和良好的耐水洗性，另外染色过程不会影响纺织品原有的性能，且有效增加纺织品的放置时间。
【附图说明】
[0013]图1.金纳米粒子染色蚕丝纤维的扫描电子显微镜(SEM)照片。
[0014]图2.金纳米粒子染色蚕丝织物的Κ/S曲线。
[0015]图3.本发明原理示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实例对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明，见附图。
[0017]基于金纳米粒子的光诱导天然纤维的染色方法，本发明利用氯金酸作为纳米粒子的前驱体，在光源照射下，在天然纤维上原位合成金纳米粒子，所述染色方法包括以下步骤:
[0018]A.天然纤维与金离子的吸附
[0019]配置浓度为0.2mM?0.7mM氯金酸水溶液，调节溶液的pH值为4?7，将天然纤维洗净后浸入至氯金酸溶液中，浴比为20?200，在室温下震荡15min，然后静置5min，使贵金属离子吸附到天然纤维上，天然纤维为蛋白质纤维或纤维素纤维或蛋白质纱线或纤维素纱线或蛋白质织物或纤维素织物中的一种。
[0020]B.天然纤维的染色
[0021]将盛有天然纤维的氯金酸溶液置于光源下光照I?5h，随后取出已结合有金纳米粒子的天然纤维，并洗净。最后，将天然纤维在室温下自然晾干或烘干。光诱导的光源为自然太阳光或紫外光或可见光或红外光或模拟太阳光中的一种或多种。所生成的金纳米粒子尺寸小于lOOnm。
[0022]具体实施例
[0023]实施例1
[0024]以天然蛋白纤维中的一种，蚕丝纤维，作为染色对象的染色方法，包括以下步骤:
[0025]A.配置浓度为0.2mM的氯金酸溶液，调pH为4，浴比为200，将蚕丝织物浸入溶液剧烈摇晃15min，然后静置5min。
[0026]B.将盛有蚕丝织物和氯金酸溶液的石英器皿，置于自然太阳光下照射5h。
[0027]C.光照后将已染色的蚕丝织物从反应器皿中取出，用水冲洗后晾干。
[0028]实施例2
[0029]以天然纤维素纤维中的一种，棉纤维，作为染色对象的染色方法，包括以下步骤:
[0030]A.配置浓度为0.7mM的氯金酸溶液，溶液pH调至为7，浴比为20，将棉纤维浸入溶液后剧烈摇晃15min，静置5min。
[0031]B.将盛有棉纤维和氯金酸溶液的石英器皿，置于紫外光下照射lh。
[0032]C.光照后将已染色的棉纤维从反应器皿中取出，用水冲洗后晾干。
[0033]实施例3
[0034]以天然蛋白质纱线中的一种，蚕丝纱线，作为染色对象的染色方法，包括以下步骤:
[0035]A.配置浓度为0.4mM的氯金酸溶液，溶液pH调至为5，浴比为50，将棉纤维浸入溶液后剧烈摇晃15min，静置5min。
[0036]B.将盛有蚕丝纱线和氯金酸溶液的石英器皿，置于可见光下照射5h。
[0037]C.光照后将已染色的蚕丝纱线从反应器皿中取出，用水冲洗后晾干。
[0038]实施例4
[0039]以天然纤维素纱线中的一种，棉纱线，作为染色对象的染色方法，包括以下步骤:
[0040]A.配置浓度为0.2mM的氯金酸溶液，溶液pH调至为6，浴比为100，将棉纤维浸入溶液后剧烈摇晃15min，静置5min。
[0041 ] B.将盛有棉纱线和氯金酸溶液的石英器皿，置于模拟太阳光下照射3h。
[0042]C.光照后将已染色的棉纱线从反应器皿中取出，用水冲洗后晾干。
[0043]实施例5
[0044]以天然蛋白质织物中的一种，蚕丝织物，作为染色对象的染色方法，包括以下步骤:
[0045]A.配置浓度为0.5mM的氯金酸溶液，溶液pH调至为4，浴比为150，将棉纤维浸入溶液后剧烈摇晃15min，静置5min。
[0046]B.将盛有蛋白质织物和氯金酸溶液的石英器皿，置于模拟太阳光下照射2h。
[0047]C.光照后将已染色的蚕丝织物从反应器皿中取出，用水冲洗后晾干。
[0048]实施例6
[0049]以天然纤维素织物中的一种，棉织物，作为染色对象的染色方法，包括以下步骤:
[0050]A.配置浓度为0.6mM的氯金酸溶液，溶液pH调至为7，浴比为100，将棉纤维浸入溶液后剧烈摇晃15min，静置5min。
[0051]B.将盛有蛋白质织物和氯金酸溶液的石英器皿，置于发射有紫外光和可见光的氙灯下照射2h。
[0052]C.光照后将已染色的棉织物从反应器皿中取出，用水冲洗后晾干。
[0053]实施例7
[0054]以天然纤维素织物中的一种，棉织物，作为染色对象的染色方法，包括以下步骤:
[0055]A.配置浓度为0.6mM的氯金酸溶液，溶液pH调至为6，浴比为80，将棉纤维浸入溶液后剧烈摇晃15min，静置5min。
[0056]B.将盛有蛋白质织物和氯金酸溶液的石英器皿，利用紫外光，可见光和红外光一共照射2h。
[0057]C.光照后将已染色的棉织物从反应器皿中取出，用水冲洗后晾干。
[0058]实施例8
[0059]以天然蛋白纤维中的一种，蚕丝纤维，作为染色对象的染色方法，包括以下步骤:
[0060]A.配置浓度为0.2mM的氯金酸溶液，调pH为4，浴比为200，将蚕丝织物浸入溶液剧烈摇晃15min，然后静置5min。
[0061 ] B.将盛有蚕丝织物和氯金酸溶液的石英器皿，置于红外光下照射5h。
[0062] C.光照后将已染色的蚕丝织物从反应器皿中取出，用水冲洗后晾干。
【主权项】
1.基于金纳米粒子的光诱导天然纤维的染色方法，其特征在于:利用氯金酸作为纳米粒子的前驱体，在光源照射下，在天然纤维上原位合成金纳米粒子，所述染色方法包括以下步骤: A.天然纤维与金离子的吸附 配置浓度为0.2mM?0.7mM氯金酸水溶液，调节溶液的pH值为4?10，将天然纤维洗净后浸入至氯金酸溶液中，浴比为20?200，在室温下震荡15min，然后静置5min，使贵金属离子吸附到天然纤维上； B.天然纤维的染色 将盛有天然纤维的氯金酸溶液置于光源下光照I?5h，随后取出已结合有金纳米粒子的天然纤维，并洗净。最后，将天然纤维在室温下自然晾干或烘干。2.如权利要求1所述的一种光诱导天然纤维染色方法，其特征在于:所述的天然纤维为蛋白质纤维或纤维素纤维或蛋白质纱线或纤维素纱线或蛋白质织物或纤维素织物中的一种。3.如权利要求1所述的一种光诱导天然纤维染色方法，其特征在于:所述的光诱导的光源为自然太阳光或紫外光或可见光或红外光或模拟太阳光中的一种或多种。
【文档编号】D06P1/44GK105839429SQ201610352861
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】王训该, 唐彬, 姚娅
【申请人】武汉纺织大学