納米光催化功能性紡織面料研發(fā)

【摘 要】本文通過研究納米二氧化鈦的光催化性能，并對(duì)二氧化鈦納米粉體進(jìn)行有效分散，制備出一種納米光催化功能性整理劑，并對(duì)滌棉織物進(jìn)行功能性后整理，研發(fā)出具有較好光催化性能的光催化功能性面料，一般情況下，經(jīng)過48小時(shí)太陽光照射后，功能性面料上的有機(jī)油污完全分解。

【關(guān)鍵詞】納米；光催化；功能性；紡織面料

納米二氧化鈦，具有高催化活性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，無二次污染，無刺激性，安全無毒等特點(diǎn)，且能長(zhǎng)期有益于生態(tài)自然環(huán)境，是最具有開發(fā)前景的綠色環(huán)保技術(shù)之一[3-4]。半導(dǎo)體超細(xì)粒子如TiO2、ZnO、CdS和PbS等在光的作用下躍遷產(chǎn)生的電子/空穴對(duì)，與溶解氧和水發(fā)生作用，生成的自由基可以把有機(jī)的污染物徹底地氧化為CO2和H2O等無機(jī)物。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 功能性整理劑制備

1.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

納米TiO2粉體，粒度為20～30nm（宣城晶瑞新材料有限公司）；

分散劑：聚乙二醇（天津市化學(xué)試劑六廠）；

分散介質(zhì)：蒸餾水（實(shí)驗(yàn)室自制）。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器：高剪切乳化機(jī)（BME100LX-S），納米粒度儀（2000），電子天平（BS110S）等。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)流程

分散劑→去離子水→TiO2粉體→玻璃棒攪拌均勻→高速剪切乳化機(jī)乳化40min→穩(wěn)定的納米自清潔整理劑

1.1.4 納米粉體分散液測(cè)試

TEM測(cè)試結(jié)果如圖1所示：

由圖1可以看出所制備的納米自清潔整理劑中納米微粒的粒徑均在30～50nm之間，說明納米TiO2粉體得到了很好的分散，能充分發(fā)揮其光催化特性。

1.2 紡織面料的功能性整理

1.2.1 試驗(yàn)織物

滌棉織物（65/35，Gk=205.78g/m2）

1.2.2 功能性整理的實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將需要整理的滌棉織物在電子天平上稱重，記錄所得重量；

（2）將稱好的滌棉織物按照正常工藝凈洗、烘干；

（3）在室溫的情況下將經(jīng)過凈洗、烘干后的滌棉織物浸漬到已制備好的納米功能性整理劑當(dāng)中，其中浴比為1：20，浸漬時(shí)間為15min；

（4）將浸漬后的滌棉織物在強(qiáng)力壓染樹脂機(jī)上壓軋2次；

（5）將經(jīng)過壓軋的滌棉織物首先在溫度為110℃的自動(dòng)定型烘干機(jī)預(yù)烘2min，然后按照正常的工藝在電熱鼓風(fēng)干燥箱中正常烘干。

2 自清潔性能測(cè)試

2.1 測(cè)試方法

為了較好觀察和記錄，選擇合適的有色有機(jī)物（辣椒油）作為油污污漬對(duì)整理后的滌棉織物樣品進(jìn)行局部滴定觀察，在保證每天太陽光光照一定時(shí)間的基礎(chǔ)上，按照有機(jī)油污顏色深淺的變化進(jìn)行拍照、評(píng)分記錄，觀察其光催化去油污效果。通過一定時(shí)間的照射，可以明顯地觀察出經(jīng)不同比例納米粉體用量的整理劑整理后，油漬顏色變淺，表現(xiàn)出較好的光催化效果。從油漬顏色變淺、油污去除的程度分析，可確定出最佳的納米功能性整理劑配方。

2.2 測(cè)試結(jié)果

自然光照射原樣和整理后的織物試樣自清潔效果如表1所示。

從表1中可以看出，不同用量（除5%）的納米功能性整理劑整理的滌棉織物，經(jīng)過約2天的太陽光照射后，殘留于整理織物試樣上的油漬達(dá)到完全分解自潔，而原樣上的油漬一直保持不變。其結(jié)果表明經(jīng)過此納米功能性整理的滌棉織物具有很好的自清結(jié)效果。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與分析

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)過此納米功能性整理劑整理的滌棉織物，其光催化效果與納米粉體的用量直接相關(guān)，其基本規(guī)律表現(xiàn)為隨著納米功能性整理劑濃度的增大，其滌棉織物的自清潔效果提高，但當(dāng)用量達(dá)到一定數(shù)值后，其功能性光催化效果變化很小，甚至不再發(fā)生變化。這是由于當(dāng)0.05ml的有機(jī)油污滴到織物上，開始的時(shí)候，自清潔效果會(huì)隨著納米整理劑濃度的增加而提高，因?yàn)樵黾蛹{米整理劑濃度的同時(shí)，吸附在滌棉織物上的納米TiO2粉體將會(huì)增加，當(dāng)光子照射到織物表面的時(shí)候，就會(huì)激發(fā)出更多的高活性自由移動(dòng)的光生電子（e-）和空穴（h+），生成的更多的超氧陰離子自由基（O2-）和羥基自由基（·OH），致使更有效地將有機(jī)油污直接氧化為CO2和H2O等無機(jī)小分子；而當(dāng)納米整理劑濃度達(dá)到一定數(shù)值的時(shí)候，其產(chǎn)生的超氧陰離子自由基（O2-）和羥基自由基（·OH）將足以分解0.05ml的油污，故此時(shí)增加納米粉體的用量時(shí)，其自清潔效果將不再提高。

3 結(jié)論

（1）通過檢索文獻(xiàn)，系統(tǒng)分析和總結(jié)有關(guān)膠體表面和界面化學(xué)的研究成果，結(jié)合紡織面料和納米材料的特殊性質(zhì)，制備出了一種穩(wěn)定的適合滌棉織物整理的納米功能性光催化整理劑。

（2）開發(fā)出的納米光催化紡織面料具有良好的光催化自清潔特性，在48小時(shí)內(nèi)都能將紡織面料上的油污徹底分解，達(dá)到100%去油污功能。

（3）通過光催化去油污測(cè)試，綜合考慮織物性能和附加成本，確定出無機(jī)納米粉體的最佳用量為占紡織面料重量的10%。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：湯靜]