“蛾眼”结构减反射膜的制备新方法及其增深细旦涤纶的性能

发布时间：2017-05-02 08:12

  本文关键词：“蛾眼”结构减反射膜的制备新方法及其增深细旦涤纶的性能，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：“蛾眼”结构减反射膜的折光指数沿膜厚方向梯度改变,可对入射光产生“捕获”效应,并降低减反射性能对入射光波长和入射角度的依赖性,因而可在宽波段高效减反射。当涂覆于有色基材表面时,基材的色彩还原性好。“溶胶-凝胶”粒子具有与“蛾眼”表面相似的圆形轮廓,虽可用于制备“蛾眼”结构减反射膜,但巧妙地平衡膜结构对颗粒大尺寸的需求以及减少大尺寸颗粒对入射光的散射,是消除减反射性能对可见光波长依赖性,实现高效减反射的关键。论文研究并提出一种基于小尺寸硅溶胶涂膜过程中的颗粒原位聚集,组装形成多孔的大尺寸溶胶聚集体,有效消除光散射,仿生构建“蛾眼”结构减反射膜的新方法。首先,论文将粒径20 nm的市售SiO_2(Z-SiNP)稀释制成涂膜液,考查了涂膜液浓度对Z-SiNP膜厚度、表面形貌以及膜减反射性能的影响。研究表明:Z-SiNP涂膜表面具有“球状凸起”形貌,凸起尺寸与单颗SiO_2粒子相当;经Z-SiNP涂膜后,基材可见光区透射率增强,但透射曲线呈“波浪形”,波长依赖性明显;随涂膜液浓度增高,涂膜厚度增大,透射曲线波动周期减小,波动性增强,表明涂膜具有多层结构。之后,论文以四乙氧基硅烷(TEOS)改性Z-SiNP,得到表面偶联烷氧基团的SiO_2(T-SiNP)分散液,表征了改性粒子结构,并以T-SiNP分散液作为涂膜液涂覆石英基材,考察了涂膜表面形貌的形成机理以及涂膜的减反射性能。研究表明:T-SiNP表面连接乙氧基团,zeta电位绝对值减小,分散稳定性较改性前略有降低;T-SiNP能在成膜过程中原位聚集,并借助相邻粒子表面乙氧基缩合,组装形成稳定结构的大尺寸多孔团聚体,赋予涂膜“蛾眼”形貌;随涂膜液浓度增高,膜厚度增大,但“蛾眼”形貌变化不大;TEOS改性程度对“蛾眼”形貌的影响很小;经T-SiNP涂膜后,石英玻璃在可见光区内平行增透,透过率对波长无依赖性;经T-SiNP涂膜后,有色基材的色深增加,色光不变,色彩还原性明显优于Z-SiNP涂膜。细旦涤纶因折射率大和比表面积高,很难染得深色,并已成为业内共识。减反射增深是提高细旦涤纶表观色深值的重要加工手段。为此,论文分别采用Z-SiNP和T-SiNP为增深整理剂,浸轧整理细旦涤纶织物,并考察整理织物的色深值以及整理织物的多项性能。研究表明:相比Z-SiNP,T-SiNP在织物表面形成更加疏松的纳米多孔涂膜,能更高效地降低布面反射率,提高织物表观色深值;采用优化的整理工艺,T-SiNP附着质量浓度为1.5%时,织物表观色深值可提升28.5%;焙烘整理时,涤纶塑化后粘合T-SiNP涂膜,因此整理织物具有较好的耐洗牢度,经过7次洗涤后,增深度仍可达20%;经T-SiNP增深后,具有典型三原色的涤纶织物色光变化很小;T-SiNP整理后,涤纶织物亲水性增强,但摩擦色牢度降低。
【关键词】：纳米SiO_2 表面改性 “蛾眼”结构 减反射膜 细旦涤纶 增深
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2;TS195.6
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 涤纶织物减反射增深的研究进展12-15
• 1.2.1 纤维表面粗糙化处理12-14
• 1.2.1.1 碱液处理13
• 1.2.1.2 等离子体处理13
• 1.2.1.3 表面喷溅刻蚀13-14
• 1.2.2 低折射率树脂整理织物14-15
• 1.2.2.1 有机氟树脂14
• 1.2.2.2 有机硅树脂14-15
• 1.2.2.3 聚胺类树脂15
• 1.3 减反射技术研究现状15-19
• 1.3.1 均质膜16-17
• 1.3.2 纳米多孔结构膜17-18
• 1.3.3“蛾眼”结构膜18-19
• 1.4 本课题的研究意义、内容及创新点19-21
• 1.4.1 研究意义19
• 1.4.2 研究内容19-20
• 1.4.3 创新点20-21
• 第二章 Z-SINP减反射膜的制备及性能21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 实验材料及实验仪器21-22
• 2.2.1 实验材料21
• 2.2.2 实验仪器21-22
• 2.3 Z-SINP涂膜的制备22-23
• 2.3.1 基材的处理22
• 2.3.2 不同涂膜液浓度Z-Si NP涂膜的制备22-23
• 2.4 测试及表征23
• 2.4.1 Z-SiNP的颗粒形貌23
• 2.4.2 Z-SiNP的粒径表征23
• 2.4.3 Z-SiNP涂膜透光率23
• 2.4.4 Z-SiNP涂膜表面形貌23
• 2.5 结果与讨论23-29
• 2.5.1 Z-SiNP的形貌及尺寸23-24
• 2.5.2 涂膜液浓度对Z-SiNP涂膜厚度的影响24-25
• 2.5.3 涂膜液浓度对Z-SiNP涂膜表面形貌的影响25-27
• 2.5.4 涂膜液浓度对Z-SiNP涂膜减反射性能的影响27-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 T-SINP减反射膜的制备及性能30-48
• 3.1 引言30-31
• 3.2 实验材料及实验仪器31
• 3.2.1 实验材料31
• 3.2.2 实验仪器31
• 3.3 T-SINP的制备31-32
• 3.4 T-SINP涂膜的制备32
• 3.4.1 基材的处理32
• 3.4.2 不同涂膜液浓度T-SiNP涂膜的制备32
• 3.5 测试及表征32-33
• 3.5.1 T-SiNP结构表征32-33
• 3.5.2 T-SiNP的颗粒形貌33
• 3.5.3 T-SiNP涂膜透光率33
• 3.5.4 T-SiNP涂膜表面形貌33
• 3.5.5 K/S曲线测试33
• 3.6 结果与讨论33-46
• 3.6.1 T-SiNP的制备及结构表征33-36
• 3.6.1.1 T-SiNP的化学结构33-35
• 3.6.1.2 T-SiNP的尺寸35-36
• 3.6.2 TEOS改性反应及TEOS浓度对涂膜表面形貌的影响36-37
• 3.6.2.1 膜的表面形貌36-37
• 3.6.2.2 膜表面“球形”凸起结构37
• 3.6.3 涂膜液浓度对T-SiNP涂膜结构的影响37-40
• 3.6.3.1 对膜厚度的影响37-38
• 3.6.3.2 膜的表面形貌38-39
• 3.6.3.3 膜表面凸起结构39-40
• 3.6.4 T-SiNP涂膜与Z-SiNP涂膜表面形貌差异的形成机理40-43
• 3.6.4.1 改性剂及改性剂浓度对溶胶颗粒Zeta电位的影响40-42
• 3.6.4.2 涂膜的固化机理42-43
• 3.6.5 T-SiNP涂膜的减反射性能43-45
• 3.6.5.1 TEOS改性反应及TEOS浓度对涂膜减反射性能的影响43-44
• 3.6.5.2 涂膜液浓度对T-SiNP涂膜减反射性能的影响44-45
• 3.6.6 改性对减反射膜色彩还原性的影响45-46
• 3.7 本章小结46-48
• 第四章 减反射膜在织物上的应用48-63
• 4.1 引言48
• 4.2 实验药品及仪器48-49
• 4.3 实验方法49-50
• 4.3.1 样品准备49
• 4.3.2 增深整理工艺49-50
• 4.3.2.1 增深整理工艺配方49
• 4.3.2.2 增深整理工艺流程49-50
• 4.4 测试及表征50-52
• 4.4.1 整理织物上T-SiNP实际附着量50
• 4.4.2 K/S值及反射率50-51
• 4.4.3 织物表面形貌51
• 4.4.4 织物耐水洗牢度测试51
• 4.4.5 织物毛细效应测试51
• 4.4.6 织物接触角测试51
• 4.4.7 耐摩擦色牢度测试51-52
• 4.5 结果与讨论52-62
• 4.5.1 改性剂浓度对增深度的影响52
• 4.5.2 整理液pH值对增深度的影响52-53
• 4.5.3 焙烘温度对增深度的影响53-54
• 4.5.4 T-SiNP用量对增深度的影响54
• 4.5.5 整理织物表面形貌54-55
• 4.5.6 Z-SiNP与T-SiNP增深效果对比55-56
• 4.5.7 T-SiNP增深整理对织物色光的影响56-58
• 4.5.8 整理织物耐水洗性能58-60
• 4.5.9 整理织物吸湿性60-61
• 4.5.10 耐摩擦牢度61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第五章 结论与建议63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 建议63-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69-70
• 致谢70

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