饰品之家讯：纳米TiO2具有强紫外线屏蔽能力和良好的稳定性及安全性,通常应用于防紫外线能力较弱的棉织品的抗紫外线整理。但是因为TiO2对棉织物的附着力小、耐水洗性能差等原因不能直接用浸轧或涂层方法进行抗紫外线整理。目前,主要是采用溶胶—凝胶技术先制取TiO2纳米抗紫外线屏蔽剂,然后用浸轧的方法进行涂层整理。但是,用这种方法制备TiO2纳米溶胶的反应条件要求苛刻,流程长,而且难以控制TiO2纳米晶相结构及其复合比例等,以致影响棉织物的最佳抗紫外线能力。聚乙二醇(PEG)可作为棉织物的溶胀(膨润)剂不仅增加棉织物的溶胀度使架桥反应均匀分散在纤维内部,而且还能参加架桥反应使架桥链长度增加。本试验采用TiO2纳米粉体利用PEG制备防紫外线屏蔽剂,并对棉织物进行涂层整理,分析TiO2纳米晶相结构及聚乙二醇等因素对试样产品性能的影响。
1 试验
1.1 材料
1.1.1 织物
16·5/14350/310160白色平纹纯棉织物。
1.1.2 试剂
锐钛矿型(Anatase)和金红石型(Rutile)纳米TiO2粉体(日本),聚乙二醇(PEG)200、600、
1000(日本),Q2—8031乳液(德国),曲拉通X-100(日本),40%乙二醛水溶液,Al2(SO4)3,
NaOH,Na2CO3。
1.1.3 仪器
U-3400型紫外-可见近红外光谱仪(日本)COLOR-EYE3100型测色仪(美国),Instro4411型织物拉伸试验仪(英国),SW-12A型耐洗色牢度试验机,YG611型日晒气候色牢度测试仪。
1.2 试验方法
1.2.1 TiO2/PEG抗紫外线屏蔽剂的制备
先将纳米TiO2与PEG200、600、1000以1∶的比例均匀混合得到胶体分散液。对于每一种分散胶体,取3%、5%、10%、20%分别加入交联剂乙二醛5%、柔软剂Q2-8031聚硅酮乳液1%、非离子型表面活性剂曲拉通X-1000·1%(以上含量为o.w.b)、催化剂硫酸铝1%(o.w.f),制备1∶15浴比的不同浓度的抗紫外线屏蔽剂。
1.2.2 棉织物的抗紫外线整理工艺
二浸二轧(轧余率80%)→预烘(85℃60min)→焙烘(125℃,2min)→流水洗(40℃)→干燥
1.2.3 测试方法
TiO2附载量:[(TiO2整理后棉织物的重量—TiO2整理前棉织物的重量)/TiO2整理前棉织物
的重量]×100%
紫外线防护效果:按照AS/NZS4399—196测定UPF值。
耐水洗性能:参照GB/T3921.1—1997标准。
耐光牢度试验:参照GB8427—87标准。断裂强度:参照ASTMD5034—2001标准。
2 结果与讨论
2.1 棉织物的TiO2附载量及防紫外线能力
棉织物的抗紫外线屏蔽能力与其附载的TiO2的量有直接关系。从表1中可以看出,由于
Rutile型结晶结构比Anatase型小,更容易附着溶胀的织物纤维,所以在相同条件下RutileTiO2的附载量多,UPF值大。增加TiO2/PEG的浓度,则附着织物的TiO2量多,织物的UPF值也增大;而且随着溶胀剂PEG分子量的增加,PEG与纤维素之间架桥反应而形成的网络结构单元数多,随之进入网络结构单元的TiO2的量多,UPF值也大。但是,当PEG的分子量超过1000以上时,其扩散系数明显减小,尤其是在常温下容易硬化而不宜用于纤维制品的处理。
2.2 TiO2整理棉织物的耐水洗牢度
2.2.1 白度与TiO2附载量
图1是表示TiO2整理棉织物的白度。从图1中可以看出,在相同条件下Anatase型TiO2的白度高于Rutile型,这是因为Anatase型的结晶结构大于Rutile型,从而在其结晶结构上发生的漫反射量少于Rutile型的缘故。随着TiO2/PEG浓度及PEG分子量的增加,TiO2的附载量增加白度值也增大。
2.2.2 耐水洗性能
从图1可以看出,对于同一晶型的TiO2,棉织物的白度与其TiO2的附载量有关,因此可以用
白度表示TiO2的耐水洗性能。而且从表1也可以知道,以Rutile-TiO2/PEG-600处理的棉织物的TiO2附载量及UPF值大且手感较好。为此以Rutile-TiO2/PEG-600处理的棉织物为观察白度随洗涤次数的变化情况。从图2中可以看出,当TiO2/PEG浓度20%时白度变化最明显而且随着浓度的减小白度变化逐渐变小。但是当TiO2/PEG浓度为3%时,白度变化较明显且白度值接近或略高于5%时的白度,同时表现出与20%时的白度完全相反的变化。这可能是当用高TiO2/PEG浓度处理棉织物时,织物上TiO2的附载量多,此时织物的白度与TiO2量有关;随着洗涤次数的增加,TiO2脱落量也增多,白度值下降。但是当用低TiO2/PEG浓度处理棉织物时,织物的TiO2附载量少,此时的白度主要与未参加交联反应的乙二醛有关,即PEG上-OH与乙二醛上-CHO的缩醛反应抑制了乙二醛的氧化变黄,所以白度与洗涤次数几乎无关。
2.2.3 光老化后的耐水洗性能
从图3可以看出,光老化24h后棉织物的白度在前5次洗涤时变化最大,而且随着洗涤次数的增加而逐渐减小,这与光老化前的白度随洗涤次数的变化类似。在图4中,当洗涤15次时光老化后棉织物的白度比光老化前的白度小,这是因为TiO2作为光催化剂当受到紫外线的照射时表 面被活化而显示出强氧化性,使纤维及其架桥剂氧化老化而释放出TiO2的缘故。
2.3 TiO2整理棉织物的断裂强度
在表2中TiO2/PEG处理棉织物的断裂强度均比未处理棉织物小,而且随着PEG分子量的
增加棉织物的断裂强度减小。强度的减小率使Rutile-TiO2处理的棉织物小于Anatase-TiO2,这是因为Rutile-TiO2的比表面积相对小,吸附氧的能力较差,而其光催化活性比Anatase-TiO2小所以对棉纤维及架桥剂的老化作用小。
3 结论
3.1 在相同条件下,Rutile-TiO2的附载量比An-atase-TiO2多,其UPF值大;随着TiO2/PEG浓
度的增加或者PEG分子量的增大,TiO2的附载量增多,UPF值也增大。
3.2 棉织物的白度与其TiO2的附载量有密切关系。在相同条件下,Anatase-TiO2的白度高于
Rutile-TiO2;随着TiO2/PEG浓度的增加或者PEG分子量的增大,TiO2的附着量增加,白度值也增大。
3.3 随着洗涤次数的增加,TiO2的脱落量增多白度值下降,其中前5次洗涤的白度值下降最大。在相同洗涤次数时,20%TiO2/PEG的白度变化最明显,而低TiO2/PEG浓度的白度变化很小。
3.4 光老化24h后,棉织物的白度随洗涤次数的变化与光老化前的白度变化相似。当洗涤次时,光老化棉织物的白度比光老化前的白度小。
3.5 TiO2/PEG处理棉织物的断裂强度均比未处理棉织物小,而且随着PEG分子量的增加而减小。光老化24h后的断裂强度比光老化前小,其减小率为Rutile-TiO2小于Anatase-TiO2。
参考文献:
[1] 徐鹏,陈水林.钛纳米溶胶对棉织物的抗紫外性能研究[J].东华大学学报,2006,32(4):80—82.
[2] 盛国旗,候强.棉织物的纳米TiO2溶胶在抗紫外整理[J].印染,2006,(19):32—34.
[3] 汪青,楚艳艳,崔世忠.TiO2-ZnO复合水溶胶对棉织物的抗紫外线整理[J].针织工业,2006,(10):41—43.
饰品之家专注于各种家居的饰品，家纺，小饰品，装饰品，礼品，春节礼品，精美礼品的新闻资讯和导购服务，敬请登陆饰品之家：http://jiafang.jc68.com/
