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，隨著科學技術的進步和人民生活水平的提高，人們對材料的認識和使用已經(jīng)向多功能化方面進展，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)研究己擴展到眾多領域，其中納米材料的應用便是其中的一種。天然纖維織物因其服用的舒適性等而深受消費者歡迎，但是棉織物本身存在一些缺點，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間延長，特別是一些內衣、內褲的穿著環(huán)境易滋生細菌，并以人體的新陳代謝產物為營養(yǎng)物質迅速生殖，釋放出令人惡心的臭味。其它，它們還會使棉制品變色、發(fā)霉，誘發(fā)各種皮膚疾病，危害人體健康。由于某些無機材料做成納米級后有優(yōu)越的抑菌功能，同時納米功能材料耐熱、無毒、穩(wěn)定性強，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重要方向。
　　目前，國內外正在研究和應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，時至今日，納米粉體在面料品中的應用仍舊是一項進展中的技術，這是因為納米微粒表面活性很大，易發(fā)生團聚，且不易和纖維材料結合固著。因此，如何使納米粒子均勻地分散在面料品上，且實現(xiàn)納米粒子和纖維的牢固結合，是納米功能面料品開發(fā)和應用的關鍵技術。
　　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)同效應進行了研究。
　　2 實驗部分
　　2·1 實驗材料和儀器
　　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(天津市化學試劑六廠);低聚丙烯酸鈉(上海長風化工廠);上色用粘合劑和滲透劑JFS(煙臺三和化學試劑有限公司)。
　　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 實驗儀器
　　超聲波清洗器SK5200H(上海科導超聲儀器有限公司)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站式氣動小軋車(上海朗高面料設備有限公司);電子天平(北京賽多利斯天平有限公司);pH 25型酸度計(上海虹益儀器廠)。
　　2·2 納米粉體的分散性實驗
　　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 實驗步驟
　　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)標準FZ/T01021-92對棉織物進行抑菌性能測試，所用菌種為金黃色葡萄球菌。
　　2·5 耐洗性測定
　　參照GB/T8629-2001標準，將2g/L的清洗液和待洗織物放入洗衣機中，按照4A程序(用于非常后整理織物的清洗程序)進行清洗，測定其抑菌性能。
　　3 結果和商量
　　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數(shù)和pH值的關系
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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|
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|體積百分數(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數(shù)和pH值的關系
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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|
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|體積百分數(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數(shù)和pH值的關系
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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|
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|體積百分數(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數(shù)和pH值的關系
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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|
　　|————–|——-|——-|——–|——|——–|——-|
　　|體積百分數(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。當加入相同量的分散劑時聚丙烯酸鈉在pH=9和pH=l0時，納米粉體的水分散體系上層清液的體積百分數(shù)少，分散效果好，這是由于分散劑在顆粒表面形成吸附層，產生并強化空間位阻效應，使顆粒間的位阻排斥作用能增大，同時，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時使用此分散劑，這是因為在使用中不需要過量調節(jié)納米粉體水分散體系的pH值，不會給后續(xù)工藝引入雜質粒子。

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納米粉體的分散及對棉織物的抗菌整理研究