納米紡織品技術(shù)成為研究熱點
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時間:2005-07-24 07:17:00
納米技術(shù)是二十世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一門新興技術(shù)。由于構(gòu)成納米材料的微粒具有特殊的表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng),因此能夠產(chǎn)生與常規(guī)材料不同的物理、化學(xué)性質(zhì),如具有高強(qiáng)度、高韌性、良好的導(dǎo)電和靜電屏蔽效應(yīng),能夠抗紫外線、吸收可見光和紅外線、抗老化,具有很強(qiáng)的抗菌除臭功能和吸附能力等。近年來,納米技術(shù)發(fā)展迅速,席卷了整個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,它在紡織品后整理方面、印染方面都有較大的開發(fā)價值和發(fā)展前途,并且納米紡織品技術(shù)研究是目前國內(nèi)外研究的一個熱點。
納米技術(shù)在后整理方面的應(yīng)用
將具有特殊功能的納米材料與紡織原料進(jìn)行復(fù)合,可制成各種功能織物。納米材料除能夠直接添加到合成纖維中使復(fù)合材料改性外,也能通過對天然纖維的整理賦予其特殊的性能。用納米技術(shù)可處理多種紡織面料,對于制成服裝飾品的織物在防水、防油、防污、透氣、無臭、不易變色、無毒性、不改變觸感,經(jīng)濟(jì)耐用等將得到明顯提高。目前,納米技術(shù)在紡織后整理方面的應(yīng)用,主要集中在抗菌、抗臭、抗靜電、紅外、紫外光的吸收方面。
納米抗菌、防臭整理
大多數(shù)有機(jī)抗菌、防臭劑存在耐熱性差,易分解產(chǎn)生有害物質(zhì)等缺點,為此人們積極開發(fā)研究無機(jī)抗菌、防臭劑。以納米TiO2為主的抗菌、防臭劑應(yīng)用而生,被廣泛應(yīng)用于紡織纖維中。納米TiO2在陽光下尤其在紫外線照射下能自行分解出自由移動的帶負(fù)電的電子(e-)和帶正電的穴(h+),形成空穴―電子對,吸附溶解在TiO2表面的氧俘獲電子形成Q2-,而空穴則將吸附TiO2表面的-OH和H2O,氧化成HO,所生成的氧原子和氫氧自由基有很強(qiáng)的化學(xué)活性,特別是原子氧能與多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)(氧化),同時能與細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物反應(yīng)生成CO2和H2O,從而在短時間內(nèi)就能殺死細(xì)菌,消除惡臭和油污。
納米抗靜電劑
紡織品易產(chǎn)生靜電,易吸塵,一些操作平臺、場所因靜電可能產(chǎn)生火花而引起爆炸。利用納米技術(shù)可解決紡織品的靜電問題。如將0.1%~0.5%的納米TiO2、Cr203、ZnO、Fe203等具有半導(dǎo)體性質(zhì)微粒摻入樹指中,就會產(chǎn)生良好的抗靜電屏蔽性能,制品的表面電阻可達(dá)到108~9Ω,大大提高了抗靜電的安全系數(shù)。
納米紫外線吸收劑
太陽對人體有傷害的紫外線主要在300~400nm波段的光波,最近有研究表明,納米TiO2、ZnO 、A1203、Fe203等都有在這個波段吸收紫外線的特征,將其少量微粒添加到化纖中,就可防止有害紫外線的輻射。
納米紅外線吸收材料
人體釋放的紅外線大致在4~16µm的中紅外波段,在戰(zhàn)場上如果不對這一波段的紅外線進(jìn)行屏蔽,就很易被非常靈敏的中紅外探測器所發(fā)現(xiàn),尤其在夜間人體安全會受到威脅。某些納米微粒復(fù)合體與高分子化纖結(jié)合,對中紅外波段有很強(qiáng)的吸收性能,有很好的屏蔽效果。 納米材料的應(yīng)用技術(shù)
紡織印染中應(yīng)用納米材料和納米技術(shù)時,除了要解決納米材料的制備技術(shù)之外,重要的是要解決好納米材料的應(yīng)用技術(shù)。納米材料與紡織材料結(jié)合,目前主要有兩種方法,一是用納米材料作為填料加到紡織纖維中去,制成納米復(fù)合纖維,這可以有兩種方法:利用溶液共混方法,使納米微粒直接在合成纖維的反應(yīng)過程中加入,制成納米復(fù)合纖維;或采用熔融共混方法,把納米微粒與聚合物共混熔融紡制成納米復(fù)合纖維。二是將納米微料加到織物整理劑或涂料中,通過對織物進(jìn)行后整理,將納米材料結(jié)合到紡織品上。
印染中,納米粒子在聚合物中的分散和納米粒子在聚合物表面的結(jié)合是主要的應(yīng)用技術(shù)問題,可以使納米粒子和紡織印染材料的基本成分(即聚合物材料)之間處于適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合壯態(tài)。
制備聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料的直接分散法,適用于各種形態(tài)的納米粒子。印染中納米粒子的使用一般采用直接分散法。但是由于納米粒子存在很大的界面自由能,粒子極易自發(fā)團(tuán)聚,利用常規(guī)的共混方法不能消除無機(jī)納米粒子與聚合物基體之間的高界面能差。因此,要將無機(jī)納料粒子直接分散與有機(jī)基質(zhì)中制備聚合物納米復(fù)合材料,必須通過必要的化學(xué)預(yù)分散和物理機(jī)械分散打開納米粒子團(tuán)聚體,將其均勻分散到聚合物基體材料中并與基體材料有良好的親和性。直接分散法可通過高分子溶液(或乳液)共混、熔融共混、機(jī)械共混、聚合法等途徑完成分散和復(fù)合。
納米技術(shù)在后整理方面的應(yīng)用
將具有特殊功能的納米材料與紡織原料進(jìn)行復(fù)合,可制成各種功能織物。納米材料除能夠直接添加到合成纖維中使復(fù)合材料改性外,也能通過對天然纖維的整理賦予其特殊的性能。用納米技術(shù)可處理多種紡織面料,對于制成服裝飾品的織物在防水、防油、防污、透氣、無臭、不易變色、無毒性、不改變觸感,經(jīng)濟(jì)耐用等將得到明顯提高。目前,納米技術(shù)在紡織后整理方面的應(yīng)用,主要集中在抗菌、抗臭、抗靜電、紅外、紫外光的吸收方面。
納米抗菌、防臭整理
大多數(shù)有機(jī)抗菌、防臭劑存在耐熱性差,易分解產(chǎn)生有害物質(zhì)等缺點,為此人們積極開發(fā)研究無機(jī)抗菌、防臭劑。以納米TiO2為主的抗菌、防臭劑應(yīng)用而生,被廣泛應(yīng)用于紡織纖維中。納米TiO2在陽光下尤其在紫外線照射下能自行分解出自由移動的帶負(fù)電的電子(e-)和帶正電的穴(h+),形成空穴―電子對,吸附溶解在TiO2表面的氧俘獲電子形成Q2-,而空穴則將吸附TiO2表面的-OH和H2O,氧化成HO,所生成的氧原子和氫氧自由基有很強(qiáng)的化學(xué)活性,特別是原子氧能與多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)(氧化),同時能與細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物反應(yīng)生成CO2和H2O,從而在短時間內(nèi)就能殺死細(xì)菌,消除惡臭和油污。
納米抗靜電劑
紡織品易產(chǎn)生靜電,易吸塵,一些操作平臺、場所因靜電可能產(chǎn)生火花而引起爆炸。利用納米技術(shù)可解決紡織品的靜電問題。如將0.1%~0.5%的納米TiO2、Cr203、ZnO、Fe203等具有半導(dǎo)體性質(zhì)微粒摻入樹指中,就會產(chǎn)生良好的抗靜電屏蔽性能,制品的表面電阻可達(dá)到108~9Ω,大大提高了抗靜電的安全系數(shù)。
納米紫外線吸收劑
太陽對人體有傷害的紫外線主要在300~400nm波段的光波,最近有研究表明,納米TiO2、ZnO 、A1203、Fe203等都有在這個波段吸收紫外線的特征,將其少量微粒添加到化纖中,就可防止有害紫外線的輻射。
納米紅外線吸收材料
人體釋放的紅外線大致在4~16µm的中紅外波段,在戰(zhàn)場上如果不對這一波段的紅外線進(jìn)行屏蔽,就很易被非常靈敏的中紅外探測器所發(fā)現(xiàn),尤其在夜間人體安全會受到威脅。某些納米微粒復(fù)合體與高分子化纖結(jié)合,對中紅外波段有很強(qiáng)的吸收性能,有很好的屏蔽效果。 納米材料的應(yīng)用技術(shù)
紡織印染中應(yīng)用納米材料和納米技術(shù)時,除了要解決納米材料的制備技術(shù)之外,重要的是要解決好納米材料的應(yīng)用技術(shù)。納米材料與紡織材料結(jié)合,目前主要有兩種方法,一是用納米材料作為填料加到紡織纖維中去,制成納米復(fù)合纖維,這可以有兩種方法:利用溶液共混方法,使納米微粒直接在合成纖維的反應(yīng)過程中加入,制成納米復(fù)合纖維;或采用熔融共混方法,把納米微粒與聚合物共混熔融紡制成納米復(fù)合纖維。二是將納米微料加到織物整理劑或涂料中,通過對織物進(jìn)行后整理,將納米材料結(jié)合到紡織品上。
印染中,納米粒子在聚合物中的分散和納米粒子在聚合物表面的結(jié)合是主要的應(yīng)用技術(shù)問題,可以使納米粒子和紡織印染材料的基本成分(即聚合物材料)之間處于適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合壯態(tài)。
制備聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料的直接分散法,適用于各種形態(tài)的納米粒子。印染中納米粒子的使用一般采用直接分散法。但是由于納米粒子存在很大的界面自由能,粒子極易自發(fā)團(tuán)聚,利用常規(guī)的共混方法不能消除無機(jī)納米粒子與聚合物基體之間的高界面能差。因此,要將無機(jī)納料粒子直接分散與有機(jī)基質(zhì)中制備聚合物納米復(fù)合材料,必須通過必要的化學(xué)預(yù)分散和物理機(jī)械分散打開納米粒子團(tuán)聚體,將其均勻分散到聚合物基體材料中并與基體材料有良好的親和性。直接分散法可通過高分子溶液(或乳液)共混、熔融共混、機(jī)械共混、聚合法等途徑完成分散和復(fù)合。

