一种智能纺织品 |
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| 申请号 | CN202011501868.1 | 申请日 | 2020-12-18 | 公开(公告)号 | CN112575596A | 公开(公告)日 | 2021-03-30 |
| 申请人 | 江南大学; | 发明人 | 江红霞; 刘基宏; 杨嘉妮; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种智能纺织品，属于纺织技术领域。所述智能纺织品是采用pH敏感染料对纺织品进行 染色 即可，无需再配备 传感器 或 电子 设备，所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和 硫酸 进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与 芳香族化合物 发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应 温度 为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。本发明提供了一种pH敏感的智能纺织品，其响应时间极短，在1s左右，且灵敏度高，可以在pH 精度 为0.2的范围内进行变色。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种智能纺织品，其特征在于，所述智能纺织品是采用pH敏感染料对纺织品进行染色即可，无需再配备传感器或电子设备，所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和硫酸进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与芳香族化合物发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应温度为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。 |
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| 说明书全文 | 一种智能纺织品技术领域[0001] 本发明涉及一种智能纺织品，属于纺织技术领域。 背景技术[0002] 衣食住行中的“衣”始终是人类生活的重要组成部分，在未来的生活中，人们一定会不断探寻纺织品的拓展功能应用，织物在保持纺织品原有风格和性能情况下，能够感应内部状态或外界环境变化，并自动据此作出反应，被制作成智能服装、智能手套，实现“柔性可穿戴性”。电子产品固然是种趋势，可也明显存在许多弊端。比如，目前大多数智能服装均需与电子设备相连接，以传送信号，这就影响了消费者的服用体验。 发明内容[0003] 为了解决上述问题，本发明提供一种智能纺织品，所述纺织品仅需采用新型pH敏感染料对纺织品仅需染色即可，方法简单且响应时间极短，在1s左右，进入不同pH值的溶液中立刻变色，具有很好的应用性，无需再配备传感器或电子设备，穿着舒适。 [0004] 本发明的第一个目的是提供一种智能纺织品，所述智能纺织品是采用pH敏感染料对纺织品进行染色即可，无需再配备传感器或电子设备，所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和硫酸进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与芳香族化合物发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应温度为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。 [0005] 在本发明的一种实施方式中，所述芳香族化合物包括硝基苯或二氯苯。 [0006] 在本发明的一种实施方式中，所述pH敏感染料的制备方法包括以下步骤： [0008] (2)二缩：在步骤(1)的基础上升高温度至20℃～280℃，调整反应液pH至4.0‑5.5，反应1～4小时，得到硫酸均三嗪； [0009] (3)重氮化：称取0.005mol～0.02mol芳香族化合物并将其溶解于浓硫酸中，降低温度至1℃～15℃后加入0.005mol～0.02硫酸，在1℃～15℃条件下反应1h～4h后制备重氮盐溶液； [0010] (4)偶合：将步骤(3)制备好的重氮盐溶液缓慢滴加至硫酸均三嗪中，在20℃‑30℃条件下，采用碳酸钠调节反应液pH至4.0‑5.5，并继续反应3h～7h，反应结束后喷雾干燥获得染料粉末。 [0013] 在本发明的一种实施方式中，染色中还需要添加助剂，包括元明粉和碳酸钠，其中，染液中元明粉的浓度为10‑40g/L，碳酸钠的浓度为10‑40g/L。 [0015] 本发明的第二个目的是提供一种婴幼儿智能服装，所述婴幼儿智能服装是采用pH敏感染料对婴幼儿服装进行染色即可；所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和硫酸进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与芳香族化合物发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应温度为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。当婴儿啼哭或发烧时，身体会排汗，可通过人体排汗pH值迅速变色，便可更容易判断婴儿的身体状况、人体健康状况、难受的原因等。 [0016] 本发明的第三个目的是提供一种防护服，所述防护服是采用pH敏感染料对防护服进行染色即可，；所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和硫酸进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与芳香族化合物发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应温度为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。所述防护服用于危险行业，如用于指示酸气存在的防护服，感受空气中含有的酸碱指标，用于化工行业、矿井行业。 [0017] 本发明的第四个目的是提供一种pH响应变色医用材料，所述pH响应变色医用材料是采用pH敏感染料对医用材料进行染色，所述医用材料包括绷带、棉签和创口贴；所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和硫酸进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与芳香族化合物发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应温度为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。可以仅仅通过观察医用材料颜色的变化来了解伤口的愈合程度。正常皮肤pH波动于4.80‑5.70，若pH值大于6则与伤口感染、烧伤有关。 [0018] 本发明的第五个目的是提供一种尿布，所述尿布是采用pH敏感染料对尿布进行染色即可，所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和硫酸进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与芳香族化合物发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应温度为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。所述尿布可用来监测婴儿、缺失自理能力的病人或老人的身体状况，当有尿液时，尿液会渗入到尿布中，由于尿液正常pH值为6.5，pH超出7.0后尿布会由蓝色颜色变为洋红色颜色。 [0019] 本发明的第六个目的是提供一种口罩，所述口罩是采用pH敏感染料对口罩进行染色即可；所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和硫酸进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与芳香族化合物发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应温度为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。由于呼吸出来的气体正常pH值为7.0，超出7.5后会由蓝色颜色变为洋红色颜色。 [0020] 本发明的第七个目的是提供一种护膝，所述口罩是采用pH敏感染料对护膝进行染色即可；所述pH敏感染料的制备方法是先将均三嗪和硫酸进行缩合反应得到硫酸均三嗪，再将硫酸均三嗪进行重氮化得到重氮盐，最后将重氮盐与芳香族化合物发生重氮化偶合反应制备得到pH敏感染料；所述重氮化反应温度为1℃～15℃；偶合反应时间为3‑7h。用于容易出汗的人体部位，由于汗液正常pH值为6.5，超出7.0后会由蓝色颜色变为洋红色颜色。 [0021] 本发明的有益效果： [0022] 本发明提供一种新型pH敏感的智能纺织品，其响应时间短且灵敏度高，可以在pH精度为0.2的范围内进行变色，且本发明染料响应时间极短，在1s左右，进入不同pH值的溶液中立刻变色，染色稳定性好，在强碱环境下浸泡10天左右，取出清洗后颜色没有发生任何变化具有很好的应用性。附图说明 [0023] 图1为染料在水溶液中在不同pH值下的变色情况。 [0024] 图2为不同pH值条件下的吸光特性。 [0025] 图3为不同pH值条件下织物的色彩。 具体实施方式[0026] 以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。 [0027] 1、色牢度测试： [0028] 参照GB/T8427‑1998《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度》对织物进行测试。 [0029] 实施例1：一种pH敏感染料的制备方法 [0030] 一种pH敏感染料的制备方法，所述方法包括以下步骤： [0031] (1)一缩：向200ml水溶液中添加0.002mol硫酸钠、0.005mol均三嗪和0.005mol硫酸，在1℃下反应1h，得到均三嗪的酸化物； [0032] (2)二缩：在步骤(1)的基础上升高温度至20℃，并采用碳酸钠调整反应液pH＝4.0，反应1h，得到硫酸均三嗪； [0033] (3)重氮化：称取0.005mol硝基苯并将其溶解于浓硫酸中，在1℃条件下加入0.005mol硫酸，反应1h后制备得到重氮盐溶液； [0034] (4)偶合：将步骤(3)制备好的重氮盐缓慢滴加至步骤(2)获得的硫酸均三嗪中，在室温条件下，采用碳酸钠调节偶合液pH＝4.0，并继续反应3h，反应结束后喷雾干燥获得染料粉末。 [0035] (5)提纯：将步骤(4)获得的染料粉末溶解于水中，加入浓度为1.5％(w/w)的氯化钠进行盐析，抽滤获得的滤饼即为pH敏感染料。 [0036] 将制得的染料放在不同pH值下观察其变色情况，结果见图1。其中，每个pH值下的染液对应着一条吸光度曲线，曲线的最高点表示染料显示出的颜色。吸光度越大表示颜色越深，曲线的交点即为变色点。变色点在pH值为5.5左右，当pH值为2或13的时候，该pH所对应的曲线最高点的吸光度最大，表明强酸或强碱条件下，染料颜色最深。 [0037] 如图1所示，pH＝3时的染料颜色为蓝色，波长为590nm，pH＝8时的染料颜色为绿色，波长为669nm，曲线表示的是两者在不同pH值下的比值。随着pH值的增大，曲线逐渐上升，说明A669逐渐大于A590，说明染料中绿色元素越来越多，其比值等于1的点即为变色点，由图2可知，变色点在5.5左右，即当pH值大于5.5时，染料呈绿色，并随着pH值的增加，颜色越来越浅；当pH值小于5.5时，染料呈蓝色，并随着pH值的降低，颜色越来越浅。 [0038] 另一方面，该pH敏感染料响应时间极短，在1s左右，且灵敏度高，可以在pH精度为0.1的范围内进行变色。 [0039] 实施例2：一种pH敏感染料的制备方法 [0040] 一种pH敏感染料的制备方法，所述方法包括以下步骤： [0041] (1)一缩：向200ml水溶液中添加0.002mol硫酸钠、0.005mol均三嗪和0.005mol硫酸，在1℃下反应1h，得到均三嗪的酸化物； [0042] (2)二缩：在步骤(1)的基础上升高温度至20℃，并采用碳酸钠调整反应液pH＝4.0，反应1h，得到硫酸均三嗪； [0043] (3)重氮化：称取0.005mol二氯苯并将其溶解于浓硫酸中，在1℃条件下加入0.005mol硫酸，反应1h后制备得到重氮盐溶液； [0044] (4)将步骤(3)制备好的重氮盐缓慢滴加至步骤(2)获得的硫酸均三嗪中，在室温条件下，采用碳酸钠调节偶合液pH＝4.0，并继续反应3h，反应结束后喷雾干燥获得染料粉末； [0045] (5)提纯：将步骤(4)获得的染料粉末溶解于水中，加入浓度为1.5％(w/w)的氯化钠进行盐析，抽滤获得的滤饼即为pH敏感染料。 [0046] 将制得的染料放在不同pH值下观察其变色情况。pH＝3时的染料颜色为蓝色，波长为590nm，pH＝8时的染料颜色为洋红色，曲线表示的是两者在不同pH值下的比值。随着pH值的增大，曲线逐渐上升，说明A669逐渐大于A590，说明染料中洋红色元素越来越多，其比值等于1的点即为变色点，变色点在5.5左右，即当pH值大于5.5时，染料呈洋红色，并随着pH值的增加，颜色越来越浅；当pH值小于5.5时，染料呈蓝色，并随着pH值的降低，颜色越来越浅。该pH敏感染料响应时间极短，在1s左右，且灵敏度高，可以在pH精度为0.1的范围内进行变色。 [0047] 实施例3：一种智能纺织品 [0048] 一种智能纺织品，采用实施例1中的pH敏感染料对纺织品进行染色，所述染色方法包括以下步骤： [0049] (1)染色处方和工艺条件 [0050] 染料1％(对原料重)，元明粉25克/升，碳酸钠20克/升，染色温度60℃，染色时间60min，保温时间30min，浴比1:30。 [0051] (2)工艺步骤： [0052] 按处方配置染浴，将纺织品用水浸渍后挤干，投入配方的染浴中，放入60℃水浴锅中，上盖表面皿防止染液蒸发。以2℃/min的速度升温，待温度升到60℃时，将纺织品提起后加入一半的元明粉和碳酸钠并搅拌溶解后，将纺织品投入再染10min后，加入剩下一半的元明粉和碳酸钠，再染色50min并保温30min。染毕取出试样，充分水洗，并皂煮60℃、15min(肥皂粉2g/200ml)、水洗，晾干。 [0053] 制备得到的面料具有pH敏感性，当环境中pH值发生变化时，面料的颜色会迅速发生变色，结果见图3。当环境中pH＝6时，面料呈绿色，并随着pH值的增加，颜色越来越浅；pH值＝5时，面料呈蓝色，并随着pH值的降低，颜色越来越浅。染色后面料仍能在1s左右做出响应，且灵敏度高，可以在pH精度为0.2的范围内进行变色，且面料色牢度：干摩擦牢度、湿摩擦牢度和水洗牢度均能达到4级。 [0054] 实施例3：一种婴儿智能纺织品 [0055] 一种婴儿智能袜子，通过采用实施例1中的pH敏感染料对婴幼儿袜子进行染色，所述染色方法包括以下步骤： [0056] (1)染色处方和工艺条件 [0057] 染料1％(对原料重)，元明粉25克/升，碳酸钠20克/升，染色温度60℃，染色时间60min，保温时间30min，浴比1:30。 [0058] (2)工艺步骤： [0059] 按处方配置染浴，将袜子用水浸渍后挤干，投入配方的染浴中，放入60℃水浴锅中，上盖表面皿防止染液蒸发。以2℃/min的速度升温，待温度升到60℃时，将袜子提起后加入一半的元明粉和碳酸钠并搅拌溶解后，将袜子投入再染10min后，加入剩下一半的元明粉和碳酸钠，再染色50min并保温30min。染毕取出试样，充分水洗，并皂煮60℃、15min(肥皂粉2g/200ml)、水洗，晾干。 [0060] 本实施例制备得到的婴儿智能袜子，当婴儿啼哭或发烧时，身体会排汗，可通过人体排汗pH值迅速变色，便可更容易判断婴儿的身体状况、人体健康状况、难受的原因等。 [0061] 实施例4：一种尿布 [0062] 一种尿布，采用实施例2中的pH敏感染料对尿布进行染色，所述染色方法包括以下步骤： [0063] (1)染色处方和工艺条件 [0064] 染料1％(对原料重)，元明粉25克/升，碳酸钠20克/升，染色温度60℃，染色时间60min，保温时间30min，浴比1:30。 [0065] (2)工艺步骤： [0066] 按处方配置染浴，将尿布用水浸渍后挤干，投入配方的染浴中，放入60℃水浴锅中，上盖表面皿防止染液蒸发。以2℃/min的速度升温，待温度升到60℃时，将尿布提起后加入一半的元明粉和碳酸钠并搅拌溶解后，将尿布投入再染10min后，加入剩下一半的元明粉和碳酸钠，再染色50min并保温30min。染毕取出试样，充分水洗，并皂煮60℃、15min(肥皂粉2g/200ml)、水洗，晾干。 [0067] 本实施例制备得到的尿布可用于监测婴儿或缺失自理能力的病人或老人的身体状况，当有尿液时，尿液会渗入到尿布中，由于尿液正常pH值为6.5，pH超出7.0后尿布会由蓝色颜色变为洋红色颜色。 [0068] 实施例5：一种防护服 [0069] 一种防护服，采用实施例2中的pH敏感染料对防护服进行染色，所述染色方法包括以下步骤： [0070] (1)染色处方和工艺条件 [0071] 染料1％(对原料的质量比)，元明粉25克/升，碳酸钠20克/升，染色温度60℃，染色时间60min，保温时间30min，浴比1:30。 [0072] (2)工艺步骤： [0073] 按处方配置染浴，将防护服用水浸渍后挤干，投入配方的染浴中，放入60℃水浴锅中，上盖表面皿防止染液蒸发。以2℃/min的速度升温，待温度升到60℃时，将防护服提起后加入一半的元明粉和碳酸钠并搅拌溶解后，将防护服投入再染10min后，加入剩下一半的元明粉和碳酸钠，再染色50min并保温30min。染毕取出试样，充分水洗，并皂煮60℃、15min(肥皂粉2g/200ml)、水洗，晾干。 [0074] 本实施例制备得到的防护服可用于指示酸气存在的防护服，感受空气中含有的酸碱指标，用于化工行业、矿井行业，当空气中酸碱度发生变化时，防护服可以发生变色响应，以检测不同区域酸碱度含量。 [0075] 实施例6：一种口罩 [0076] 一种口罩，采用实施例2中的pH敏感染料对口罩进行染色，所述染色方法包括以下步骤： [0077] (1)染色处方和工艺条件 [0078] 染料1％(对原料重)，元明粉25克/升，碳酸钠20克/升，染色温度60℃，染色时间60min，保温时间30min，浴比1:30。 [0079] (2)工艺步骤： [0080] 按处方配置染浴，将口罩用水浸渍后挤干，投入配方的染浴中，放入60℃水浴锅中，上盖表面皿防止染液蒸发。以2℃/min的速度升温，待温度升到60℃时，将口罩提起后加入一半的元明粉和碳酸钠并搅拌溶解后，将口罩投入再染10min后，加入剩下一半的元明粉和碳酸钠，再染色50min并保温30min。染毕取出试样，充分水洗，并皂煮60℃、15min(肥皂粉2g/200ml)、水洗，晾干。 [0081] 本实施例制备得到的口罩可以用于反映病人呼吸道情况，由于呼吸出来的气体正常pH值为7.0，如果呼吸道收到感染，pH值会发生变化，超出7.5后会由蓝色颜色变为洋红色颜色。 [0082] 实施例7：一种护膝 [0083] 一种护膝，采用实施例2中的pH敏感染料对护膝进行染色，所述染色方法包括以下步骤： [0084] (1)染色处方和工艺条件 [0085] 染料1％(对原料重)，元明粉25克/升，碳酸钠20克/升，染色温度60℃，染色时间60min，保温时间30min，浴比1:30。 [0086] (2)工艺步骤： [0087] 按处方配置染浴，将护膝用水浸渍后挤干，投入配方的染浴中，放入60℃水浴锅中，上盖表面皿防止染液蒸发。以2℃/min的速度升温，待温度升到60℃时，将护膝提起后加入一半的元明粉和碳酸钠并搅拌溶解后，将护膝投入再染10min后，加入剩下一半的元明粉和碳酸钠，再染色50min并保温30min。染毕取出试样，充分水洗，并皂煮60℃、15min(肥皂粉2g/200ml)、水洗，晾干。 [0088] 本实施例制得的护膝用于容易出汗的人体部位，由于汗液正常pH值为6.5，超出7.0后会由蓝色颜色变为洋红色颜色。 |
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