一种纳米涂层的微生物改性方法与流程

本发明涉及一种纳米涂层的微生物改性方法，属于新材料领域。

背景技术：

目前鞋垫种繁多，样式多样，但其构造设计方面存在不足之处，比如功能单一，只是简单起到垫鞋所用，对于除臭、降温消汗等起不到任何作用，在户外运动方面，对鞋体内部降温消汗作用尤其重要，所以有必要在这方面进出深入研究和开发，为制定行业规范奠定基础。

本发明的在先申请提供了一种可以加快鞋内外空气循环，并具极具除臭、降温消汗功能的鞋垫，其所采用的技术方案是：本发明包括鞋垫体和空气循环系统组成，其特征在于：鞋垫体与空气循环系统一体连接，鞋垫体的脚后跟内连接有一气囊，气囊通过气管与鞋垫体前部的气孔相连接；所述空气循环系统由气囊通过气管连接气孔构成；所述鞋垫体前部上面开设有气孔。通俗地说也就是在鞋垫的后跟处内设置一个气囊，在鞋垫的前部上方开设有气孔，气囊与气孔之间通过气管连接，当鞋垫放置鞋内使用时，脚后跟着地时，气囊受到挤压，会将气囊内的空气通过气管由鞋垫前部上方的气孔排出，通过脚的起落而达到气囊循环排气，从而达到空气循环的目的；由于空气的不停循环作用，可以实现除臭、降温消汗功能；生产制造该鞋垫可以一体成型，使鞋垫经久耐用。

曾经有人使用原子沉积技术，在蚕丝表面制备一层二氧化铁，该表面具有一定的疏水性，水滴的接触角达120度。

本发明进一步对鞋垫的材质进行改进，使其疏水效果佳，耐脏，亲肤舒适，环保降温。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种环保材质空气循环鞋垫。

本发明包括鞋垫体3和空气循环系统组成，其特征在于：鞋垫体3与空气循环系统一体连接，鞋垫体3的脚后跟内连接有一气囊1，气囊1通过气管2与鞋垫体3前部的气孔4相连接；所述空气循环系统由气囊1通过气管2连接气孔4构成；所述鞋垫体3前部上面开设有气孔4。本发明在鞋垫的后跟处内设置一个气囊，在鞋垫的前部上方开设有气孔，气囊与气孔之间通过气管连接，当鞋垫放置鞋内使用时，脚后跟着地时，气囊受到挤压，会将气囊内的空气通过气管由鞋垫前部上方的气孔排出，通过脚的起落而达到气囊循环排气，从而达到空气循环的目的；由于空气的不停循环作用，可以实现除臭、降温消汗功能；生产制造该鞋垫可以一体成型，使鞋垫经久耐用。

涂层面料是一种经特殊工艺处理的面料。就是利用溶剂或水将所需要的涂层胶粒(有pu胶，a/c胶，pvc，pe胶)等溶解成流涎状,再以一种方式(圆网，刮刀或者滚筒)均匀的涂在普通布料上(有棉，涤纶，锦纶等基材)，然后再经过自然蒸发或烘箱内温度的固着，使在面料表面形成一层均匀的覆盖胶料。

简单的说就是涂层面料是在原面料的基础上追加了涂层以增加面料的防水、防火、防风、防腐蚀、防污等功能。对于美观来说这种衣服要比一般的衣服亮一些。对于水洗后掉的问题大可放心。只是在洗的时候注意洗衣机的转速手洗的话把别用太大的力气就可以。当然涂层有很多种，有的能让透气的布料变的不透气，有的pu涂层能让透气不好的布料变得透气。

纳米是一种基于纳米材料的化学处理技术，纳米涂层布料是用一种特殊的物理和化学处理技术将纳米原料融入面料纤维中，从而在普通面料上形成保护层，增加和提升面料的防水、防油、防污、透气、抑菌、环保、固色等功能，可广泛应用于服装、家用纺织品以及工业用纺织品。

本发明旨在进一步对鞋垫的材质进行优化，用纳米涂层进行改性。

纳米技术处理后的产品特点：

防水：未经处理的织物防水特性指标为1(完全湿透)，而经过处理的防水特性指标为5(没有沾湿)。

防油：未经过处理的织物的防油特性指标为0，而经过处理的防油特性指标为6(高为8)。

防污：经过纳米技术处理后的织物，在污渍附著上有非常明显的降低。

环保：经过纳米技术处理的织物，在所有环保指标要求下完全合格。

透气：在透气方面的降低不超过20％，透气效果远远高于其他涂层处理。

不改变触感：经过纳米技术处理的织物，在触感方面不产生可察觉的改变。

经济耐用：拉伸特性和耐磨特性都有非常明显的提高。

不易变色：可以长时间保持色彩鲜艳、亮丽如新。

无毒性：不存在任何毒性反应。

无臭：不存在任何附加气味。

纳米涂层面料功能优异

纳米涂层面料的共通特性，疏水疏油、防污易清洗，这些专业名词的背后其实都说明了一个道理——省心不怕脏，任性随意穿。液体飞溅到纳米涂层面料衣物上会形成小水珠滑落，而不会渗透面料；污渍灰尘碰上纳米涂层面料衣物，同样不易黏连，即便有污渍不慎弄脏衣服，也极易清洗。

本发明对鞋垫表面进行纳米涂层改性。

本发明所述涂层液的制备方法如下：

本发明采用正硅酸四乙酯为硅源，采用溶胶凝胶法制备二氧化硅纳米粒子。通过调节反应过程的酸碱值控制反应进程；本发明发现，加入海藻糖溶液并且保持一定的温度，不需要超声处理即可获得粒径均匀的二氧化硅粒子。

所述涂层液的制备方法如下：

(1)将10ml甲醇与10ml0.05mol/l的氨水混合均匀，制各成混合溶液1；将6ml正硅酸乙酯与10ml甲醇混合均匀后，制备成混合溶液2；在混合溶液1中加入2ml的10g/l的海藻糖溶液，在搅拌的条件下，将溶液1缓慢地加入溶液2中，保持恒温25摄氏度15分钟；再加入5ml0.2mol/l的盐酸，搅拌15min后，用浓度为30％的氨水调节ph值为9后，混合溶液变成凝胶状；

(2)将8ml六甲基二硅氮烷与80ml正己烷均匀混合后，加入步骤(1)获得的凝胶，在80摄氏度下加热反应化10小时，制备成疏水化凝胶，再使用正己烷与正丙醇巧洗涤3次后，得到纯化的凝胶；

(3)将30ml正丙醇加入步骤(2)获得的凝胶中，搅拌混合均匀，再加入加入90ml正庚烷，搅拌均匀后，在0摄氏度下自然沉降48h后，分离上层液，加入1ml10g/l的大豆蛋白溶液搅拌均匀，得到纳米涂层液。

在室温下分别将鞋垫表面用棉织物浸渍在实施例1获得的纳米涂层液中15min,浴比为50:1，二浸二轧,带液率为75％,然后50摄氏度下预烘干30min；

接着进行微生物改性：

本发明人发现酒酒球菌可以对该纳米涂层进行温和改性，改性后可以增加涂层的耐磨性，适合脚底鞋垫的应用。

酒酒球菌无毒，经检测，可能由于发酵培养基(即纳米涂层液)并不适宜，在喷洒菌液后10min后就自动停止反应，后续在甲醇溶液中处理以及烘干过程中自动失活。

预烘干后，进行酒酒球菌改性：

酒酒球菌可以市购获得。

将酒酒球菌制备成10⁶cfu/ml的菌液，将菌液均匀喷洒于预烘干后的织物上，保持37摄氏度，处理10min；

再将织物放入75％的甲醇溶液中处理10min,取出织物50摄氏度下烘干30min,最后水洗晾干,得到涂层不溶于水的织物。

附图说明：

图1为本发明鞋垫结构示意简图。

图2为本发明涂层液形成的膜扫描电镜照片。

图3为本发明微生物涂层改性后的电镜扫描图。

图4为不进行微生物涂层改性后的电镜扫描图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的具体实施例如以下说明。

实施例1制备纳米涂层液

本发明包括鞋垫体3和空气循环系统组成，其特征在于：鞋垫体3与空气循环系统一体连接，鞋垫体3的脚后跟内连接有一气囊1，气囊1通过气管2与鞋垫体3前部的气孔4相连接；所述空气循环系统由气囊1通过气管2连接气孔4构成；所述鞋垫体3前部上面开设有气孔4。本发明在鞋垫的后跟处内设置一个气囊，在鞋垫的前部上方开设有气孔，气囊与气孔之间通过气管连接，当鞋垫放置鞋内使用时，脚后跟着地时，气囊受到挤压，会将气囊内的空气通过气管由鞋垫前部上方的气孔排出，通过脚的起落而达到气囊循环排气，从而达到空气循环的目的；由于空气的不停循环作用，可以实现除臭、降温消汗功能；生产制造该鞋垫可以一体成型，使鞋垫经久耐用。

本发明对鞋垫表面进行纳米涂层改性。

本发明采用正硅酸四乙酯为硅源，采用溶胶凝胶法制备二氧化硅纳米粒子。通过调节反应过程的酸碱值控制反应进程；本发明发现，加入海藻糖溶液并且保持一定的温度，不需要超声处理即可获得粒径均匀的二氧化硅粒子。

所述涂层液的制备方法如下：

(1)将10ml甲醇与10ml0.05mol/l的氨水混合均匀，制各成混合溶液1；将6ml正硅酸乙酯与10ml甲醇混合均匀后，制备成混合溶液2；在混合溶液1中加入2ml的10g/l的海藻糖溶液，在搅拌的条件下，将溶液1缓慢地加入溶液2中，保持恒温25摄氏度15分钟；再加入5ml0.2mol/l的盐酸，搅拌15min后，用浓度为30％的氨水调节ph值为9后，混合溶液变成凝胶状；

(2)将8ml六甲基二硅氮烷与80ml正己烷均匀混合后，加入步骤(1)获得的凝胶，在80摄氏度下加热反应化10小时，制备成疏水化凝胶，再使用正己烷与正丙醇巧洗涤3次后，得到纯化的凝胶；

(3)将30ml正丙醇加入步骤(2)获得的凝胶中，搅拌混合均匀，再加入加入90ml正庚烷，搅拌均匀后，在0摄氏度下自然沉降48h后，分离上层液，加入1ml10g/l的大豆蛋白溶液搅拌均匀，得到纳米涂层液。

本发明涂层液形成的膜扫描电镜照片如附图2所示。

实施例2浸涂鞋垫织物改性

在室温下将鞋垫表面用棉织物浸渍在实施例1获得的纳米涂层液中15min,浴比为50:1，二浸二轧,带液率为75％,然后50摄氏度下预烘干30min；

接着进行微生物改性：

本发明人发现酒酒球菌可以对该纳米涂层进行温和改性，改性后可以增加涂层的耐磨性，适合脚底鞋垫的应用。

酒酒球菌无毒，经检测，可能由于发酵培养基(即纳米涂层液)并不适宜，在喷洒菌液后10min后就自动停止反应，后续在甲醇溶液中处理以及烘干过程中自动失活。

预烘干后，进行酒酒球菌改性：

酒酒球菌可以市购获得。

将酒酒球菌制备成10⁶cfu/ml的菌液，将菌液均匀喷洒于预烘干后的织物上，保持37摄氏度，处理10min；

再将织物放入75％的甲醇溶液中处理10min,取出织物50摄氏度下烘干30min,最后水洗晾干,得到涂层不溶于水的织物。

获得较为粗糙的涂层，电镜扫描图如图3所示。

对比例为不使用微生物改性：

在室温下分别将棉织物浸渍在实施例1获得的纳米涂层液中15min,浴比为50:1，二浸二轧,带液率为75％,然后50摄氏度下预烘干30min；再将织物放入75％的甲醇溶液中处理10min,取出织物50摄氏度下烘干30min,最后水洗晾干,得到涂层不溶于水的织物。

获得较为平滑的涂层，电镜扫描图如图4所示。

可见，微生物改性后，涂层的形貌变得较为粗糙。

对疏水性能进行表征：

微生物改性后的静态接触角(°)：167；

对比例的静态接触角(°)：150；

可见改性后疏水性有所提高。

纳米涂层的机械性能在润湿领域一直是个难题。

涂层处理后的鞋垫表面用棉织物负重600g在1500目砂纸上做直线往复运动后，运动300cm后，织物开始出现破损，此时：

微生物改性后的静态接触角(°)：160；

对比例的静态接触角(°)：128。

可见，微生物改性后，纳米涂层的抗磨能力大幅提高，非常适合于鞋垫的使用。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选具体的实施例，若依本发明的构想所作变动，其产生的功能作用，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。