納米粉體的分散及對棉織物的抗菌整理研究

　　近年來，隨著科學技術的長進與人民生活水平的提高，人們對材料的認識和使用已經向多功能化方麵進展，紡織業亦是如此。在功能性、環保型紡織品已經成為當今世界紡織品市場主流的今天，功能性紡織品的開辟研究己擴展到眾多領域，其中納米材料的應用便是其中的一種。天然纖維布料因其服用的舒適性等而深受消費者歡迎，但是棉布料本身存在一些缺點，如在適宜的條件下，一些病原菌如金黃色葡萄球菌、大腸杆菌與白色念珠球菌等在棉布料上存在時間延長，尤其是一些內衣、內褲的穿著環境易滋生細菌，並以人體的新陳代謝產物為營養物質迅速生殖，釋放出令人惡心的臭味。其它，它們還會使棉製品變色、發黴，誘發各種皮膚疾病，危害人體健康。由於某些無機材料做成納米級後有優越的抑菌功能，同時納米功能材料耐熱、無毒、穩定性強，因此納米材料便作為新型的抑菌後整理劑首先被選用，來代替對人體有毒性與刺激性的抑菌劑，成為開辟綠色功能紡織品的一個重要方向。
　　目前，國內外正在研究與應用的將納米微粒施加到紡織品上的辦法主要有三種:(a)共混紡化纖織物絲法(b)整理法:吸完法、PU塗層法與浸軋法(c)接枝法。然而，時至今日，納米粉體在紡織品中的應用仍舊是一項進展中的技術，這是因為納米微粒表麵活性很大，易發生團聚，且不易和纖維材料結合固著。因此，如何使納米粒子均勻地分散在紡織品上，且實現納米粒子和纖維的堅固結合，是納米功能紡織品開辟與應用的關鍵技術。
　　本文借助於粘合劑把納米粉體TiO2與ZnO施加到棉布料上，並對它們的分散性、抑菌性以及它們貼合物的協同效應進行了研究。
　　2 實驗部分
　　2·1 實驗材料與儀器
　　2·1·1 原材料及試劑
　　納米ZnO與納米TiO2 (江蘇河海納米科技股份有限公司);十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉與矽酸鈉(天津市化學試劑六廠);低聚丙烯酸鈉(上海長風化工廠);上色用粘合劑與滲透劑JFS(煙台三與化學試劑有限公司)。
　　2·1·2 布料規格
　　經過前處理的純棉布料:規格40/40×133×72。
　　2·1·3 實驗儀器
　　超聲波洗滌器SK5200H(上海科導超聲儀器有限公司)85-2恒溫磁力攪拌器(常州國華電器有限公司);HH數顯恒溫水浴鍋(江蘇省金壇市宏華儀器廠);EL-400站式氣動小軋車(上海朗高紡織設備有限公司);電子天平(北京賽多利斯天平有限公司);pH 25型酸度計(上海虹益儀器廠)。
　　2·2 納米粉體的分散性實驗
　　2·2·1 佳分散劑與pH值的選擇
　　將0.10g等量分散劑(聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、矽酸鈉)分離加入到盛有100mL蒸餾水的燒杯中，每種分散劑分離配六份溶液，攪勻後精確調節pH值，使含相同分散劑的溶液的pH值依次為5、6、7、8、9、10，後加入0.15g納米貼合粉體(ZnO:TiO2=1:1)，並用超聲波洗滌器振蕩1.5h，然後取出1OmL放入1OmL試管中靜置7天，讀取上層澄清液體積。
　　2·2·2 佳分散劑用量的選擇
　　精確稱取5份不同量的聚丙烯酸鈉分離加入到盛有1OOmL蒸餾水的燒杯中，依次配成不同含量的水溶液，調節pH=9，然後加入0.15g納米粉體(ZnO:TiO2=1:1)，並用超聲波洗滌器振蕩1.5h，然後取出1OmL放入1OmL試管中靜置7天，讀取上層澄清液體積。
　　2·3 棉麵料抑菌後整理工藝
　　2·3·1 處方和條件
　　2·3·2 實驗步驟
　　稱取十五塊重為5.0g的純棉試樣，按2·3·1處方配製納米後整理液，每個處方分離按表l配五份後整理液，然後將試樣浸在後整理液中，在45℃下浸3Omin，後二浸二軋，軋餘率為75%，在80℃預烘5min，160℃焙烘3min，得到1#-5#五塊後整理試樣。
　　表1 所用納米ZnO與TiO2的質量比值
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　　| 編號# | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
　　|---------|------|--------|------|-------|------|
　　| ZnO:TiO2| 1:0 | 0:1 | 1:1 | 2:1 | 3:1|
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　　2·4 抑菌效果測定
　　按紡織行業標準FZ/T01021-92對棉布料進行抑菌性能測試，所用菌種為金黃色葡萄球菌。
　　2·5 耐洗性測定
　　參照GB/T8629-2001標準，將2g/L的清洗液與待洗布料放入洗衣機中，按照4A程序(用於特殊後整理麵料的清洗程序)進行清洗，測定其抑菌性能。
　　3 結果和討論
　　3·1 分散劑與pH值對分散係統的影響
　　3·1·l PAA-Na在不同pH值下對納米粉體的分散性影響
　　表2 分散體係上層清液體積百分數和pH值的關係
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　　|分散體係PH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
　　|--------------|-------|-------|--------|------|--------|-------|
　　|澄清液體積mL | 10 | 4 | 3.6 | 3.6| 1.6 | 1.6|
　　|--------------|-------|-------|--------|------|--------|-------|
　　|體積百分數% | 100 | 40 | 36 | 36 | 16 | 16 |
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　　3·1·2 六偏磷酸鈉在不同pH值下對納米粉體的分散性影響
　　表3 分散體係上層清液體積百分數和pH值的關係
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　　|分散體係PH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
　　|--------------|-------|-------|--------|------|--------|-------|
　　|澄清液體積mL | 10 | 5 | 3.2 | 2.6| 2.0 | 1.8|
　　|--------------|-------|-------|--------|------|--------|-------|
　　|體積百分數% | 100 | 50 | 32 | 26 | 20 | 18 |
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　　3·1·3 SDBS在不同pH值下對納米粉體的分散性影響
　　表4 分散體係上層清液體積百分數和pH值的關係
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　　|分散體係PH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
　　|--------------|-------|-------|--------|------|--------|-------|
　　|澄清液體積mL | 10 | 10 | 10 | 8.6| 5.8 | 2.2|
　　|--------------|-------|-------|--------|------|--------|-------|
　　|體積百分數% | 100 | 100 | 100 | 80 | 58 | 22 |
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　　3·1·4 矽酸鈉在不同pH值下對納米粉體的分散性影響
　　表5 分散體係上層清液體積百分數和pH值的關係
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　　|分散體係PH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
　　|--------------|-------|-------|--------|------|--------|-------|
　　|澄清液體積mL | 10 | 5.6| 3.8 | 2.9| 2.0 | 1.6|
　　|--------------|-------|-------|--------|------|--------|-------|
　　|體積百分數% | 100 | 56 | 38 | 29 | 20 | 16 |
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　　由表2至表5可知，聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、矽酸鈉四種分散劑對納米粉體水分散體係均有穩定作用。當加入相同量的分散劑時聚丙烯酸鈉在pH=9與pH=l0時，納米粉體的水分散體係上層清液的體積百分數少，分散效果好，這是由於分散劑在顆粒表麵形成吸附層，產生並強化空間位阻效應，使顆粒間的位阻排斥作用能增大，同時，還增大了顆粒表麵電位的絕對值，提高了顆粒間靜電排斥作用能。所以試驗中選用聚丙烯酸鈉作為納米粉體水分散體係的分散劑，且在pH=9時使用此分散劑，這是因為在使用中不需要過量調節納米粉體水分散體係的pH值，不會給後續工藝引入雜質粒子。