納米粉體的分散及對棉織物的抗菌整理研究

clsrich — Tue, 24 Nov 2020 07:15:30 +0000

　　近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，人們對材料的認(rèn)識(shí)和使用已經(jīng)向多功能化方面進(jìn)展，面料業(yè)亦是如此。在功能性、環(huán)保型面料品已經(jīng)成為當(dāng)今世界布料品市場主流的今天，功能性布料品的開發(fā)研究己擴(kuò)展到眾多領(lǐng)域，其中納米材料的應(yīng)用便是其中的一種。天然纖維織物因其服用的舒適性等而深受消費(fèi)者歡迎，但是棉織物本身存在一些缺點(diǎn)，如在適宜的條件下，一些病原菌如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠球菌等在棉織物上存在時(shí)間延長，特別是一些內(nèi)衣、內(nèi)褲的穿著環(huán)境易滋生細(xì)菌，并以人體的新陳代謝產(chǎn)物為營養(yǎng)物質(zhì)迅速生殖，釋放出令人惡心的臭味。其它，它們還會(huì)使棉制品變色、發(fā)霉，誘發(fā)各種皮膚疾病，危害人體健康。由于某些無機(jī)材料做成納米級后有優(yōu)越的抑菌功能，同時(shí)納米功能材料耐熱、無毒、穩(wěn)定性強(qiáng)，因此納米材料便作為新型的抑菌后整理劑首先被選用，來代替對人體有毒性和刺激性的抑菌劑，成為開發(fā)綠色功能面料品的一個(gè)重要方向。
　　目前，國內(nèi)外正在研究和應(yīng)用的將納米微粒施加到面料品上的方法主要有三種:(a)共混紡化纖織物絲法(b)后后整理法:吸完法、PU涂層法和浸軋法(c)接枝法。然而，時(shí)至今日，納米粉體在面料品中的應(yīng)用仍舊是一項(xiàng)進(jìn)展中的技術(shù)，這是因?yàn)榧{米微粒表面活性很大，易發(fā)生團(tuán)聚，且不易和纖維材料結(jié)合固著。因此，如何使納米粒子均勻地分散在面料品上，且實(shí)現(xiàn)納米粒子和纖維的牢固結(jié)合，是納米功能面料品開發(fā)和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文借助于粘合劑把納米粉體TiO2和ZnO施加到棉織物上，并對它們的分散性、抑菌性以及它們貼合物的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行了研究。
　　2 實(shí)驗(yàn)部分
　　2·1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器
　　2·1·1 原材料及試劑
　　納米ZnO和納米TiO2 (江蘇河海納米科技股份有限公司);十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉和硅酸鈉(天津市化學(xué)試劑六廠);低聚丙烯酸鈉(上海長風(fēng)化工廠);上色用粘合劑和滲透劑JFS(煙臺(tái)三和化學(xué)試劑有限公司)。
　　2·1·2 織物規(guī)格
　　經(jīng)過前處理的純棉織物:規(guī)格40/40×133×72。
　　2·1·3 實(shí)驗(yàn)儀器
　　超聲波清洗器SK5200H(上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司)85-2恒溫磁力攪拌器(常州國華電器有限公司);HH數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇省金壇市宏華儀器廠);EL-400站式氣動(dòng)小軋車(上海朗高面料設(shè)備有限公司);電子天平(北京賽多利斯天平有限公司);pH 25型酸度計(jì)(上海虹益儀器廠)。
　　2·2 納米粉體的分散性實(shí)驗(yàn)
　　2·2·1 佳分散劑和pH值的選擇
　　將0.10g等量分散劑(聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、硅酸鈉)分別加入到盛有100mL蒸餾水的燒杯中，每種分散劑分別配六份溶液，攪勻后精確調(diào)節(jié)pH值，使含相同分散劑的溶液的pH值依次為5、6、7、8、9、10，后加入0.15g納米貼合粉體(ZnO:TiO2=1:1)，并用超聲波清洗器振蕩1.5h，然后取出1OmL放入1OmL試管中靜置7天，讀取上層澄清液體積。
　　2·2·2 佳分散劑用量的選擇
　　精確稱取5份不同量的聚丙烯酸鈉分別加入到盛有1OOmL蒸餾水的燒杯中，依次配成不同含量的水溶液，調(diào)節(jié)pH=9，然后加入0.15g納米粉體(ZnO:TiO2=1:1)，并用超聲波清洗器振蕩1.5h，然后取出1OmL放入1OmL試管中靜置7天，讀取上層澄清液體積。
　　2·3 棉織物抑菌后整理工藝
　　2·3·1 處方和條件
　　2·3·2 實(shí)驗(yàn)步驟
　　稱取十五塊重為5.0g的純棉試樣，按2·3·1處方配制納米后整理液，每個(gè)處方分別按表l配五份后整理液，然后將試樣浸在后整理液中，在45℃下浸3Omin，后二浸二軋，軋余率為75%，在80℃預(yù)烘5min，160℃焙烘3min，得到1#-5#五塊后整理試樣。
　　表1 所用納米ZnO和TiO2的質(zhì)量比值
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　　| 編號# | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
　　|———|——|——–|——|——-|——|
　　| ZnO:TiO2| 1:0 | 0:1 | 1:1 | 2:1 | 3:1|
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　　2·4 抑菌效果測定
　　按面料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T01021-92對棉織物進(jìn)行抑菌性能測試，所用菌種為金黃色葡萄球菌。
　　2·5 耐洗性測定
　　參照GB/T8629-2001標(biāo)準(zhǔn)，將2g/L的清洗液和待洗織物放入洗衣機(jī)中，按照4A程序(用于非常后整理織物的清洗程序)進(jìn)行清洗，測定其抑菌性能。
　　3 結(jié)果和商量
　　3·1 分散劑和pH值對分散系統(tǒng)的影響
　　3·1·l PAA-Na在不同pH值下對納米粉體的分散性影響
　　表2 分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)和pH值的關(guān)系
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　　|分散體系PH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|澄清液體積mL | 10 | 4 | 3.6 | 3.6| 1.6 | 1.6|
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|體積百分?jǐn)?shù)% | 100 | 40 | 36 | 36 | 16 | 16 |
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　　3·1·2 六偏磷酸鈉在不同pH值下對納米粉體的分散性影響
　　表3 分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)和pH值的關(guān)系
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　　|分散體系PH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|澄清液體積mL | 10 | 5 | 3.2 | 2.6| 2.0 | 1.8|
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|體積百分?jǐn)?shù)% | 100 | 50 | 32 | 26 | 20 | 18 |
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　　3·1·3 SDBS在不同pH值下對納米粉體的分散性影響
　　表4 分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)和pH值的關(guān)系
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　　|分散體系PH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|澄清液體積mL | 10 | 10 | 10 | 8.6| 5.8 | 2.2|
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|體積百分?jǐn)?shù)% | 100 | 100 | 100 | 80 | 58 | 22 |
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　　3·1·4 硅酸鈉在不同pH值下對納米粉體的分散性影響
　　表5 分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)和pH值的關(guān)系
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　　|分散體系PH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|澄清液體積mL | 10 | 5.6| 3.8 | 2.9| 2.0 | 1.6|
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|體積百分?jǐn)?shù)% | 100 | 56 | 38 | 29 | 20 | 16 |
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　　由表2至表5可知，聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、硅酸鈉四種分散劑對納米粉體水分散體系均有穩(wěn)定作用。當(dāng)加入相同量的分散劑時(shí)聚丙烯酸鈉在pH=9和pH=l0時(shí)，納米粉體的水分散體系上層清液的體積百分?jǐn)?shù)少，分散效果好，這是由于分散劑在顆粒表面形成吸附層，產(chǎn)生并強(qiáng)化空間位阻效應(yīng)，使顆粒間的位阻排斥作用能增大，同時(shí)，還增大了顆粒表面電位的絕對值，提高了顆粒間靜電排斥作用能。所以試驗(yàn)中選用聚丙烯酸鈉作為納米粉體水分散體系的分散劑，且在pH=9時(shí)使用此分散劑，這是因?yàn)樵谑褂弥胁恍枰^量調(diào)節(jié)納米粉體水分散體系的pH值，不會(huì)給后續(xù)工藝引入雜質(zhì)粒子。

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