棉及蚕丝织物的纳米TiO_2整理研究

发布时间：2020-07-03 04:59

【摘要】：随着生活水平的不断提高,人们对具有卫生、免烫、防紫外线、自清洁等多功能纺织品的需求越来越大。溶胶-凝胶法与一些特种整理剂的组合,可以使纺织品同时获得两种或多种特定功能,提高产品的档次和附加值。棉和蚕丝作为两种最常用的天然纤维,研究纳米功能处理后纤维的性质及织物性能非常有必要。研究了柠檬酸复合纳米Ti O2溶胶的制备方法及应用工艺,获得了具有良好抗紫外和防皱性能,白度较高的棉织物。与未整理的样品相比,整理后经5次水洗后织物紫外防护系数提高了5.5倍,折皱回复角提高了33.5%。制备的纳米Ti O2溶胶粒子直径分布曲线呈右偏态,平均直径为72.8 nm。FESEM-EDS表征了纳米Ti O2粒子在棉纤维表面上的聚集状态,红外光谱证实了柠檬酸分子与纤维素分子之间的酯化交联。以钛酸丁酯为前躯体,分别制备了醇体系和水体系纳米Ti O2溶胶并整理蚕丝织物。醇体系溶胶的粒径更细小。水体系制备的Ti O2主要是锐钛矿相结构,而醇体系中主要是金红石相和锐钛矿相结构(二者约各占50%),并证实了光照促进Ti O2从锐钛矿相转化为金红石相。TG-DSC测试表明了不同方法制备的溶胶热分解过程存在差异。SEM-EDS分析了纤维表面的纳米粒子聚集状态及元素含量。接触角分析、紫外光照射对亚甲基蓝和红酒沾污的降解等实验结果表明,Ti O2溶胶处理后织物的自清洁等性能得到了显著的提升。制备了Ag,La,N和Y掺杂的纳米Ti O2水溶胶,并对溶胶及其处理的蚕丝性能进行了表征。掺杂后Ti O2溶胶、粒子及煅烧后的UV-Vis吸收沿波长出现红移。XPS分析表明了Ti O2溶胶处理蚕丝上元素的化学态及原子浓度变化。SEM照片显示了处理后蚕丝的表面具有不同的粗糙度和纳米粒子团聚现象。不同照射时间的接触角变化规律用Stirling模型进行了分析。Ti O2溶胶处理蚕丝对亚甲基蓝(MB)的吸附等温线符合Freundlich模型,吸附速率符合假二级动力学模型,而光催化降解亚甲基蓝速率符合假一级动力学模型。N掺杂时红酒沾污去除效率较高。研究了二氧化钛溶胶/等离子体复合处理对蚕丝结构和性能的影响。处理的顺序影响到纤维表面的羟基数量和纤维表面的光滑度。增加Ti O2溶胶浓度有助于提高纤维的结晶度。偶联剂的引入提高了Ti O2粒子与蚕丝的结合能力,在纤维表面形成了有机-无机杂化混合物,FE-SEM显示了纳米粒子在纤维表面团聚较严重。处理后蚕丝的耐热性能得到提高,初始热分解温度提高,残留炭增加,白度发生变化。在冷氧等离子体处理前施加Ti O2溶胶,或者低温焙烘可以获得更高的结晶度指数和较差的热稳定性。制备了Cd Se,Zn S和Ag2S量子点并修饰用于复合(敏化)蚕丝织物上的Ti O2,提高了织物的自清洁性能。在极性较强的溶剂中Cd Se量子点荧光强度下降,复合Ti O2溶胶后引起吸收沿的红移。Zn S和Ag2S量子点采用巯基乙酸(TGA)和?-巯丙基三甲氧基硅氧烷(MPS)修饰后粒子稳定性增加,高p H值溶液中引起吸收沿蓝移。制备的Zn S符合闪锌矿特征,Ag2S符合硫银矿特征,MPS修饰时产物较纯。经MPS修饰的量子点处理Ti O2溶胶预处理纤维表面光滑度较高。XPS分析计算了纤维表面上的原子浓度变化,表明量子点固着在Ti O2和纤维表面上,促进了光照时水与织物接触角的下降,并提高了对亚甲基蓝和红酒沾污的降解速率。量子点处理过的蚕丝的吸附动力学符合假二级模型,亚甲基蓝降解为假一级动力学模型,而吸附等温线为Freundlich模型。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS195.6

【参考文献】