本发明属于纺织产品，涉及一种高牢度抗紫外面料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、紫外线，因其潜在的健康风险而备受关注。按照其生物效应的不同，国际照明委员会(cie)将其划分成三个主要波段：近紫外光(uva，波长320～400nm)、远紫外光(uvb，波长280～320nm)以及超短波段紫外光(uvc，波长低于280nm)。臭氧层的破坏导致的紫外线辐射量增加，紫外线对人体的伤害也越来越大。为了应对这一挑战，对日常穿着的衣物及其他纺织品，如雨伞、帐篷等进行紫外线防护处理变得尤为关键。
2、紫外线照射到织物上时，会被部分吸收、部分反射，其余则穿透织物。织物的紫外线透过率＝100％-反射率-吸收率，因此，吸收率和反射率越高，透过率就降低，防护性能就越好。抗紫外线整理剂就是通过吸收或反射紫外线来达到紫外防护效果的。依据作用机制的不同，抗紫外线整理剂可归为两大类：紫外线吸收剂和紫外线屏蔽剂。紫外线吸收剂，通常是有机化合物，能选择性地吸收紫外线并转换能量，减少其穿透量。另一方面，紫外线屏蔽剂大多由对紫外线无活性的金属化合物粉末构成，如二氧化钛、氧化锌、氧化镁、二氧化硅、氧化铁、三氧化二铝等，它们利用光的反射和散射原理，形成有效的紫外线屏障。
3、纳米技术的引入为紫外线防护开辟了新途径。纳米级紫外线屏蔽剂凭借其独特的尺寸效应，展现出比传统材料更优异的紫外线防护性能。这类材料不仅耐紫外线照射和高温，而且无毒、稳定，对纺织品的颜色、白度和强度影响较小，能够有效地将紫外线屏蔽和反射，避免其在织物内部释放能量。
4、尽管如此，纳米材料在抗紫外线应用中仍面临一些挑战，如抗紫外效果的提升有待提高、纳米材料与织物结合力不足导致负载稳定性差以及耐洗涤性能不佳等问题，这些都是当前研究和开发中需要重点解决的方向。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术出现的不足，提供一种高牢度抗紫外面料及其制备方法和应用，所述面料具有优异的抗紫外效果和耐洗涤性能。
2、本发明的一个目的通过以下技术方案来实现：
3、一种高牢度抗紫外面料，包括面料层以及位于面料层上方的抗紫外涂层，所述抗紫外涂层包括纳米二氧化硅层和纳米二氧化钛层，所述纳米二氧化硅层位于面料层上方，纳米二氧化钛层位于纳米二氧化硅层上方；
4、所述纳米二氧化硅层由纳米二氧化硅浆料涂覆于面料层上表面制成，所述纳米二氧化钛层由纳米二氧化钛浆料涂覆于纳米二氧化硅层上制成；
5、纳米二氧化硅的平均粒径大于纳米二氧化钛的平均粒径。
6、抗紫外涂层位于面料层上方，即位于面料层的上表面，抗紫外涂层将该面料层的上表面全部覆盖。所述抗紫外涂层中，大颗粒的纳米二氧化硅与面料层接触位于下层，小颗粒的纳米二氧化钛位于上层。
7、面料层为纺织品，材质不做特别限制，可以列举为棉织物、涤纶织物、尼龙织物、混纺织物等，纺织方式也不做特别限制，可以列举为机织、针织、无纺布等。
8、优选地，纳米二氧化硅的平均粒径为30～700nm；纳米二氧化钛的平均粒径为5～100nm。
9、进一步优选，纳米二氧化硅的平均粒径为50～500nm；纳米二氧化钛的平均粒径为5～80nm。
10、优选地，纳米二氧化硅浆料包括：水性聚氨酯乳液、增稠剂、纳米二氧化硅水分散液。
11、优选地，纳米二氧化钛浆料包括：水性聚氨酯乳液、增稠剂、纳米二氧化钛水分散液。
12、优选地，纳米二氧化硅浆料包括：10～60wt％水性聚氨酯乳液、0.1～5wt％增稠剂、35～89.9wt％纳米二氧化硅水分散液。
13、优选地，纳米二氧化钛浆料包括：10～60wt％水性聚氨酯乳液、0.1～5wt％增稠剂、35～89.9wt％纳米二氧化钛水分散液。
14、优选地，所述增稠剂为羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
15、优选地，所述纳米二氧化硅水分散液中，纳米二氧化硅的含量为0.5～20wt％。
16、优选地，所述纳米二氧化钛水分散液中，纳米二氧化钛的含量为0.5～20wt％。
17、优选地，纳米二氧化钛水分散液的制备方法包括以下步骤：
18、将纳米二氧化钛加入水中，搅拌预分散，再使用超声波进行分散；然后加入聚乙二醇，升温至50～90℃，搅拌反应10～60h，得到纳米二氧化钛水分散液。
19、上述纳米二氧化钛水分散液的制备方法中，优选地，预分散搅拌速度为100～1000rpm，搅拌时间为1～10min。
20、上述纳米二氧化钛水分散液的制备方法中，优选地，超声波分散的条件包括：超声波频率为20～50khz，超声波功率为：50～500w，分散时间为10～60min。
21、优选地，所述纳米二氧化钛水分散液中，聚乙二醇与纳米二氧化钛的质量比为1～5：1。
22、优选地，纳米二氧化硅水分散液的制备方法包括以下步骤：
23、将纳米二氧化硅加入水中，搅拌预分散，再使用超声波进行分散；然后加入聚乙二醇，升温至50～90℃，搅拌反应10～60h，得到纳米二氧化硅水分散液。
24、上述纳米二氧化硅水分散液的制备方法中，优选地，预分散搅拌速度为100～1000rpm，搅拌时间为1～10min。
25、上述纳米二氧化硅水分散液的制备方法中，优选地，超声波分散的条件包括：超声波频率为20～50khz，超声波功率为：50～500w，分散时间为10～60min。
26、优选地，所述纳米二氧化硅水分散液中，聚乙二醇与纳米二氧化硅的质量比为1～5：1。
27、优选地，纳米二氧化钛浆料的制备方法包括：将纳米二氧化钛水分散液添加至水性聚氨酯乳液，然后加入增稠剂，搅拌均匀得纳米二氧化钛浆料。
28、优选地，纳米二氧化硅浆料的制备方法包括：将纳米二氧化硅水分散液添加至水性聚氨酯乳液，然后加入增稠剂，搅拌均匀得纳米二氧化硅浆料。
29、本发明的第二目的通过以下技术方案来实现：
30、一种高牢度抗紫外面料的制备方法，包括以下步骤：
31、面料层固定在涂层机上，将纳米二氧化硅浆料均匀涂覆于面料层上表面，干燥后得纳米二氧化硅层，再将纳米二氧化钛浆料均匀涂覆于纳米二氧化硅层上表面，干燥后，焙烘，得到所述抗紫外面料。
32、优选地，纳米二氧化钛浆料的涂覆厚度为0.1～1.8mm。
33、优选地，纳米二氧化钛浆料的涂覆厚度与纳米二氧化硅浆料的涂覆厚度的比例为2～10：1。
34、优选地，干燥温度为70～90℃，干燥时间为5～30min。
35、优选地，焙烘温度为160～180℃，焙烘时间为1～5min。
36、本发明的第三个目的通过以下技术方案来实现：
37、上述高牢度抗紫外面料在服装行业、家纺产品、军事领域、航天领域中的应用。
38、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
39、1、本发明将粒径大小不同的纳米颗粒混合使用，形成的大颗粒在下、小颗粒在上的双层涂层构造，上层为小颗粒，小颗粒相对于大颗粒会呈现更密集分布，这种小颗粒密集分布有利于将紫外线反射至织物外；且形成上小下大的多层结构，紫外线需经过更多的路程才能到达织物，增加了紫外线被反射的机会，从而提高了紫外线防护系数。总得来说，双层颗粒层相对于单层颗粒层具有更好防紫外线效果。且，采用小粒径纳米二氧化钛和大粒径纳米二氧化硅形成的大粒径纳米二氧化硅在下、小粒径纳米二氧化钛在上的这种双层模式具有更高的upf值。
40、2、上层使用的小粒径纳米二氧化钛相较于大颗粒对织物的手感影响更小，因此采用上小下大的构造对面料的手感影响较小。
41、3、本发明采用聚二乙醇分别与小粒径纳米二氧化钛和大粒径二氧化硅反应，可以大大提高纳米颗粒与各层之间的结合力，提高涂层的耐久性。
42、总得来说，本发明防紫外涂层具有优异的防紫外线效果，且其与面料层具有非常强的结合力，耐洗涤，确保了面料在长期使用过程中的紫外线防护性能。
1.一种高牢度抗紫外面料，其特征在于，包括面料层以及位于面料层上方的抗紫外涂层，所述抗紫外涂层包括纳米二氧化硅层和纳米二氧化钛层，所述纳米二氧化硅层位于面料层上方，纳米二氧化钛层位于纳米二氧化硅层上方；
2.根据权利要求1所述的一种高牢度抗紫外面料，其特征在于，所述纳米二氧化硅的平均粒径为30～700nm；
3.根据权利要求1所述的一种高牢度抗紫外面料，其特征在于，所述纳米二氧化硅浆料包括：水性聚氨酯乳液、增稠剂、纳米二氧化硅水分散液；
4.根据权利要求1所述的一种高牢度抗紫外面料，其特征在于，所述纳米二氧化硅水分散液中，纳米二氧化硅的含量为0.5～20wt％；
5.根据权利要求3或4所述的一种高牢度抗紫外面料，其特征在于，纳米二氧化钛水分散液的制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种高牢度抗紫外面料，其特征在于，预分散搅拌速度为100～1000rpm，搅拌时间为1～10min；
7.如权利要求1所述的一种高牢度抗紫外面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，纳米二氧化钛浆料的涂覆厚度为0.1～1.8mm；
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，干燥温度为70～90℃，干燥时间为5～30min；
10.如权利要求1所述的一种高牢度抗紫外面料在服装行业、家纺产品、军事领域、航天领域中的应用。
