（纺织材料与纺织品设计专业论文）涤纶非织造布自清洁整理研究.pdf

酬”明1 煳j 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼王些太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了i 身 意。 学位论文作者签名签字日期：) o c v 年弓月r 弓同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规 定。特授权丞洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 导师签名：谶苫 签字日期：c - 年弓月r 弓日 签字r 期：df 口年 学位论文的主要创新点 1 将拒水拒油整理技术与新兴的纳米光催化技术进行融合，开发 同时具有防污和去污功能的自清洁涤纶非织造布产品。 2 采用印章法或将污渍与整理液一同整理在非织造布上的方法， 克服了非织造布经拒水拒油整理后污渍很难沾污所带来的“评 价难 困难。 捅斐 对于纺织品而言，良好的自清n i 4 h 性能对改善产品质量、增加产品功能和提 高产品附加值有着至关重要的作用。目前，非织造布已是人们工作和生活中的 常用纺织品，开发具有自清洁的非织造布材料具有重要的研究价值和广阔的市 场前景。本课题利用无机纳米光触媒整理剂和有机拒水拒油整理剂及其协同作 用，进行了自清洁非织造布产品的研究，开发了具有自清洁功能的非织造布产 品。 首先研究了涤纶非织造布的拒污整理，通过对商品化的拒水拒油整理剂效 果的比较，筛选出o l e o p h o b o l c o 与e x 9 1 0 e 两种整理剂，并对其整理工艺条 件进行了优化。研究了水洗前后经o l e o p h o b 0 1 c o 与e x 9 1 0 e 这两种整理剂整 理织物的拒水拒油等级的变化，对两种整理剂的拒水拒油效果进行了评价。 在涤纶非织造布的去污整理研究中，分析了不同种类的分散剂对纳米t i 0 2 分散性的影响，实现了纳米光催化整理液的制备；对纳米t i 0 2 在水溶液中降解 亚甲基蓝的效果进行了实验，对光催化去污效果的评价方法进行考察，制定了 用于非织造布的光催化去污效果的测试方法，研究了非织造布上纳米t i 0 2 整理 后的自清洁效果；探讨了纳米光催化剂对涤纶非织造布的整理方法，形成涤纶 非织造布纳米光催化剂整理工艺。 对光催化整理剂和拒水拒油整理剂进行复配，制定出拒污与去污复合整理 工艺，并对光催化整理剂和拒水拒油整理剂的协同效应进行了研究。经过光触 媒自清洁整理与拒水拒油复合整理的试样，仍具有显著的拒水拒油效果，布样 拒水等级是5 级，拒油等级是7 级。经过光触媒自清洁整理与拒水拒油复合整 理的非织造布，有明显的拒污效果，对亚甲基蓝具有显著的脱色功能，对几种 常见的生活污渍也都有不同程度的去除功能。 经过光触媒自清洁整理与拒水拒油复合整理的非织造布，既能发挥拒水拒 油功能整理的优点，将污物“拒之门外”；又具有光触媒自清洁整理的效果， 能使残存沾污的污物自动分解，因为有“双重功效”，经过光触媒整理与拒水 拒油复合整理的非织造布具有更加强大的自清洁功能。 关键词：自清洁；非织造布；拒水拒油整理；光催化；纳米t i o 。； ab s t r a c t f o r t e x t i l e s ，g o o ds e l f - c l e a n i n gp r o p e r t i e sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei ni m p r o v i n g p r o d u c tq u a l i t y , a d d i n gp r o d u c tf u n c t i o n sa n de n h a n c i n gp r o d u c ta d d e dv a l u e f o r t h ep r e s e n t ，n o n w o v e n sh a v eb e c o m ec o m m o nt e x t i l e s i n d a i l yl i v e s t h e r ea r e a c a d e m i c a l l ys i g n i f i c a n c e sa n db r i g h tp r o s p e c t sf o r t h ed e v e l o p m e n to fs e l f - c l e a n i n g n o n w o v e nm a t e r i a l t h i st a s ki st os t u d yt h es e l f - c l e a n i n gn o n w a v o n sa n d d e v e l o p n o n w a v o np r o d u c tw i t h s e l f - c l e a n i n gf u n c t i o nb yt h ec o o p e r a t i o no fi n o r g a n i c n a n o 。p h o t o c a t a l y s t sf i n i s h i n ga g e n t sa n do r g a n i cw a t e ra n do i lr e p e l l e n tf i n i s h i n g a g e n t s a tf i r s t ，w es t u d i e da n t i s o i lf i n i s ho fn o n w o v e n s o l e o p h o b o la n de x 9 10 e w e r es e l e c t e da n dt h e p r o c e s sw a so p t i m i z e db yw a yo fc o m p a r i s o no f c o m m e r c i a l i z e dw a t e ra n do i lr e p e l l e n tf i n i s h i n ga g e n t s w es t u d i e dt h e g r a d e d c h a n g eo fn o n w o v e n sf i n i s h e db yo l e o p h o b o la n de x 910 eb e f o r ea n da r e r w a s h i n ga n de v a l u a t e dt h ew a t e ra n do i l r e p e l l e n tp e r f o r m a n c eo ft h e s et w o f i n i s h i n ga g e n t s i nt h es t u d yo fs o i l - r e l e a s ef i n i s h i n go fn o n w o v e n s ，w ea n a l y z e dt h ee f f e c to f v a r i o u sd i s p e r s e r so nd i s p e r s i o no f n a n o t i 0 2 n a n o p h o t o c a t a l y t i ca g e n tw a s p r e p a r e d w et e s t e dt h ee f f e c to fd e g r a d a t i o no fm e t h y l e n eb l u eb yn a n o t i 0 2i n a q u e o u ss o l u t i o na n de v a l u a t i o nm e t h o do fp h o t o c a t a l y t i cs o i l r e l e a s ee f f e c t t h e t e s tm e t h o do fp h o t o c a t a l y t i cs o i l r e l e a s ee f f e c to fn o n w o v e n sh a sb e e ns e t t h e m e t h o dw a sa p p l i e dt os e l f - c l e a ne f f e c to fn o n w o v e n sf i n i s h e db yn a n o t i 0 2 w e d i s c u s s e dt h em e t h o d so f f i n i s h i n gn o n w o v e n sw i t hn a n o p h o t o c a t a l y s t s t h e f i n i s h i n gp r o c e s s o fn a n o p h o t o c a t a l y s t so f p o l y e s t e rn o n w o v e n s h a sb e e n d e v e l o p e d 一 ac o m p o u n dp r o c e s so fs o i l r e l e a s ea n d s o i l r e p e l l e n th a sb e e ns e tb y c o m b i n i n gp h o t a c a t a l y t i cf i n i s h i n ga g e n tw i t hw a t e ra n do i lr e p e l l e n tf i n i s h i n ga g e n t s y n e r g i s t i ce f f e c to ft h ec o m p o u n df i n i s h i n ga g e n tw a ss t u d i e d t h es a m p l e ss t i l l h a v ew a t e ra n do i lr e p e l l e n ta f t e rb e i n gf i n i s h e db yt h ec o m p o u n df i n i s h i n ga g e n t w a t e rr e p e l l e n tg r a d eo ft h es a m p l e si s5a n do i lr e p e l l e n tg r a d ei s7 i th a sg o o ds o i l r e p e l l e n tt h a tt h en o n w o v e n sw e r ef i n i s h e db yt h ec o m p o u n df i n i s h i n ga g e n t ，a n di t c a nn o to n l yd e c o l o rm e t h y l e n eb l u e ，b u ta l s or e l e a s eaf e wo fc o m m o nd i r t a f t e r s e l f - c l e a n i n gf i n i s h i n g ，t h en o n w o v e n sh a v e n to n l yw a t e ra n do i l r e p e l l e n t ，b u ta l s od i r tr e p e l l e n tw h i c hd e c o m p o s et h el i n g e r i n gs o i l s ot h ef i n i s h e d n o n w o v e n sw i t hd o u b l ev i r t u e sh a v es t r o n g e rs e l f - c l e a n i n gp r o p e r t y k e yw o r d s ：s e l f - c l e a n ，n o n w o v e n s ，w a t e ra n do i lr e p e l l e n tf i n i s h ，p h o t o c a t a l y t i c ， n a n o t i t a n i u md i o x i d e 目录 第一章文献综述l 1 1 课题研究背景l 1 2 纺织品自清洁整理的研究现状1 1 3 拒水拒油整理的机理l 1 3 1 接触角2 1 3 2 卡h 糙度因子2 1 3 3拒水拒油整理剂机理3 1 4 纳米光触媒整理的机理4 1 4 1纳米技术4 1 4 2 纳米粒子的分散稳定5 1 4 3光触媒7 1 5 本课题主要研究内容9 第二章材料与方法1 1 2 1 实验药品1 1 2 2 实验设备和仪器1 2 2 3 实验方法1 2 2 3 1 拒水拒油整理1 2 2 3 2 光触媒自清洁整理13 2 3 3 光触媒自清洁整理与拒水拒油复合整理1 4 2 4 测试及评价方法14 2 4 1 拒水拒油效果的评价方法1 4 2 4 2 自清洁性能测试方法16 2 4 3 分散体系评价方法16 2 4 4 纳米t i 0 2 在水溶液中降解亚甲基蓝实验测试方法1 6 2 4 5 织物光触媒自清洁效果的评价方法17 第三章结果与讨论1 9 3 1 拒水拒油整理结果与讨论1 9 3 1 1 整理工艺条件的优化1 9 3 1 2 拒水拒油效果的评价2 4 3 1 3 拒水拒油整理织物自清洁性能的评价2 9 3 1 4 小结3 2 3 2 光触媒白清洁整理结果与讨论3 3 3 2 1 纳米t i 0 2 分散体系的研究3 3 3 2 2 纳米t i 0 2 在水溶液中降解亚甲基蓝的效果3 6 3 2 3 纳米t i 0 2 整理织物的白清洁效果3 8 3 2 4 小结4 0 3 3 光触媒自清洁整理与拒水拒油复合整理结果与讨论4 0 3 3 1 复合整理织物的拒污效果4 0 3 3 2 复合整理织物的去污效果4 2 小结4 5 第四章结论4 7 参考文献一4 9 攻读硕士学位期问发表的论文以及参加科研情况5 5 致谢5 7 第一章文献综述 1 1 课题研究背景 第一章文献综述弟一早义献练怂 对于纺织品而言，良好的自清洁性能对改善产品质量、增加产品功能和提 高产品附加值有着至关重要的作用。纺织品在人体穿着和使用过程中，容易沾 染水、油及其他生活和工作环境中的污渍，这些污物不仅影响纺织品的外观， 影响人们的使用，而且会带来卫生方面的隐患。随着人们生活节奏的加快，以 及追求高质量生活的需要，对纺织品性能提出更高的要求。人们希望外衣、鞋 材、购物袋等纺织品具有良好的拒水、拒污和易去污功能。 非织造布由于其加工方法简单，产品性能优异，不仅广泛应用于产业领域， 也逐渐进入了服饰和装饰品领域，发展异常迅速。功能性非织造布的产生是人 们对非织造产品性能提出更高要求的具体体现，其中同时具有防污和易去污特 性的自清洁涤纶非织造布是目前企业急需的产品。 1 2 纺织品自清洁整理的研究现状 在一些以“自清洁( s e l f - c l e a n i n g ) 整理”或“自清洁织物”为题目的文献报道 中，大多是采用光催化材料在纺织品上进行整理的研究。如国内的西安工程大 学，是将纳米级的二氧化钛整理到毛织物及腈纶织物上【5 1 。国外意大利都灵大 学( u n i v e r s i t yo ft u r i n ) 、印度库马拉古鲁技术学院( k u m a r a g u r uc o l l e g eo f t e c h n o l o g y ) 和葡萄牙阿威罗大学( u n i v e r s i t yo f a v e i r o ) 的研究中，二氧化钛 均是采用溶胶凝胶( s 0 1 g e l ) 法整理到纤维素及其混纺织物上【卜4 】；香港理工大 学的研究是用二氧化钛溶胶对涤纶纤维进行处理，虽然用溶胶凝胶将二氧化钛 固定在材料表面的方法在材料领域应用比较纠6 1 ，但是该方法工艺复杂，尤其 是二氧化钛溶胶的制备时间很长，这成为其在工业化生产中应用的限制因素； 瑞士联邦理工学院( s w i s sf e d e r a li n s t i t u t eo f s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ) 的研究中 采用了“轧一烘焙( d i p p a d d r y c u r e ) ”的方法将纳米二氧化钛粉末整理到涤 纶织物上 12 1 。 1 3 拒水拒油整理的机理 拒水和拒油都是以有限的润湿为条件和前提的，表示在静态条件下，反抗 水和油污渗透作用的能力。因此，要讨论织物拒水和拒油机理，就要从润湿理 论出发。润湿是指水或其他液体在固体表面扩展的过程，当液体在固体表面不 天泮i ：业人学硕十学何论文 能铀展时，在固体表面就呈现一定的形状。 1 3 1 接触角 当液体在固体表面不能铺展时，则液体以一定形状停留于固体表面，由固 体表面和液体边缘切线形成一个夹角0 ，这个角称为接触角，用来表示液体对 固体的润湿性能。当一滴液体滴在某一固体表面上时，有可能会出现如下情况 【2 2 】： 液体完全铺展在固体表面，形成一层液体膜层。在这种情况下，液体完全 润湿固体，如图1 1 ( a ) 所示； 液体部分湿润固体，在这种情况下当o o 0 9 0o 时，如图( b ) 所示； 液体有可能成水滴状，在这种情况下当9 0 0 o ：当o 9 0 0 时， 因为y 1 ，所以o 。 9 0 0 时，粗糙度增加可使接触角0 、增 第一章文献综述 大，也就是狂l 糙度可提高其拒水拒油的能力。 当0 f s + f r + f p 纳米粒子易于团聚；f n f s + f r + f p 纳米粒子易分 大泮i ：业人学硕十学位论文 散。要使纳米粒子稳定，纳米粒子作用能分散，就必须增强纳米粒子i n j 的排斥 作用能，方法有： a 强化纳米粒子表面对分散介质的润湿性，改变其界面结构，提高溶剂化 膜的强度和厚度，增强溶剂化排斥作用； b 增大纳米粒子表面双电层的电位绝对值，增强纳米粒子间的静电排斥作 用； c 通过提高分子分散剂在纳米粒子表面的吸附，产生并强化立体保护作用 2 9 1 0 ( 2 ) 分散 目前对纳米颗粒的分散主要采用物理分散法和化学分散法【删。【4 7 】。 a 物理分散法 物理分散方法一般为纯机械分散方法，目前常用的方法基本包括三种： 机械搅拌法，通常被认为是简单的物理分散，主要是借助外界剪切力或撞 击力等机械能，使纳米粒子在介质中充分分散的一种形式。 高能处理法，此方法并不是直接分散纳米粒子，而是通过高能粒子作用， 在纳米微粒表面产生活性点，增加表面活性，使其易与其它物质发生化学反应 或附着，对纳米粒子晶型表面改性而达到易分散的目的。 超声波法，是采用超声波振动进行颗粒分散的方法，具有良好的分散效果。 超声波通过对分子周围环境的物理作用而影响分子，当对加入超微粒子的溶液 进行超声波处理时，会在混合溶液中产生空穴和气泡，空穴和气泡在声场的作 用下振动，当声压达到一定值时，空穴和气泡迅速增长，然后突然闭合，在液 体的局部区域产生极高的压力，导致液体分子剧烈运动，这种压力或液体分子 的剧烈运动使得用常规机械方法无法分散的聚集体分散成单个的颗粒或者比原 先聚集体小得多的小聚集体，其分散粒子可达到所需的颗粒粒径。 b 化学分散法 化学分散方法是指在进行机械分散的同时选用合适的分散剂进行分散配合 及新生粒子的保护。分散时加入一些极性较大的分散介质可以增加润湿力，降 低液固界面的自由能，提高纳米颗粒的分散度；同时分散剂还能改变粉体表面 的电性质，增大静电斥力来减少分散粒子的再团聚；另外一些高分子分散剂还 可以通过增大高分子物质吸附层厚度来增加空i 瑚位阻作用，以达到抑制颗粒团 聚的目的。考虑到纳米粒子在水中分散的最终用途，分散剂的选用还应满足无 毒、无刺激性气味以及环保的要求。 常用的化学分散法主要有偶联剂法、酯化反应法以及表面接枝改性i j 去l 强j 。 6 第一章文献综述 1 4 3 光触媒 纳米光催化技术也称为光触媒技术于上世纪8 0 年代中期起源于同本，其原 理是利用锐钛矿二氧化钛经纳米技术处理作为光触媒，在紫外光作用下产生光 氧化还原能力，使微生物和化学污染物彻底分解成二氧化碳和水。经过二十多 年的研究与发展，此项技术的研究已经取得很大进展1 3 3 1 。 纳米t i 0 2 可见光透过性好、吸收紫外光性能强、化学活性高，在太阳能储 存与利用、光催化转换及有机污染物氧化降解的环境处理及新型材料的制备等 方面，存在诱人的前景。可用于制备抗紫外吸收剂、光催化剂、化妆品、气敏 传感器、功能陶瓷材料及高档油漆等1 3 训。纳米材料在环境、电子器件和生物医 药中的应用已日趋广泛，纳米材料的制备也已进入到产业化阶段。 ( 1 ) 一般机理 以最常用的光触媒产品纳米t i 0 2 为例，其禁带宽度为3 2 e v ，在水和空气 中吸收波长小于或等于3 8 7 5a m 的光子后( 受紫外线辐照) ，产生带负电的电子 和带正电的空穴，形成空穴一电子对。吸附溶解在t i 0 2 表面的氧俘获电子形成 氧离子，而空穴则将吸附在t i 0 2 表面的o h 和h 2 0 氧化成h o ，有很强的氧 化能力，有机物可被其氧化，生成c 0 2 , 和h 2 0 ，致使在很短时间内能杀灭细菌、 消臭和除去油污。这个过程称为光催化反应过程【3 5 】。其反应过程如图1 3 ： 。 t i c h + h v 呻t i 0 2 + e 。+ h + q + e 0 2 - h 2 0 + h + 啼o h + h + 相应的h 2 q 可以通过o h - 形成： c h - + h + 峥h 0 2 硒+ h 0 2 h 2 q + 0 2 o h - + h c h 峥h o f + q h 0 f + h + 呻碣q o h 和o l 一可以通过h i q 形成： h 2 q 十e 一峥0 h + o h h 2 q 十o h - 啼o h + 0 h + q 图1 3 反应过科图 ( 2 ) 光催化自清洁机理 、，、_、一、，、卢、一、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ，l，l、，l，、，l，t，t，t 天津j t ：业人学硕+ 学位论文 当t i 0 2 受到波长小于3 8 7 5n m 的紫外光的照射时，价带上的电子跃迁到 导带，激发电离出电子同时产生f 电性的空穴，形成电子一空穴对，与吸附溶 解在其表面的氧气和水反应。分布在表面的空穴将o h 一和h 2 0 氧化成h o 自 由基。h o 自由基的氧化能力是在水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化大部 分的有机污染物和无机污染物，而且对反应物几乎无选择性，在光催化氧化中 起着决定性的作用。t i 0 2 表面电子具有高的还原性，可以去除水体中的金属离 子。生成的原子氧和氢氧自由基使有机物被氧化、分解，最终分解为c 0 2 、h 2 0 和无机物。由于在这种反应过程中光触媒不参与反应，从而使反应可反复进行， 所以光触媒可长期持久地起作用口制。如下图1 4 ： 图卜4t i 0 2 光催化分解有机物示意图 ( 3 ) t i 0 2 的局限性和解决办法 由于可催化纳米t i 0 2 的紫外线在自然光中仅含4 一5 ，因此近年来为 了充分利用纳米t i 0 2 使其在自然光下降解各类有机污染物，人们在提高t i 0 2 的催化活性和扩大激发波长范围等方面作了大量的工作。目前研究较多的光催 化剂改性技术包括：复合半导体、贵会属沉积、过渡金属离子掺杂、稀土元素 掺杂、表面光敏化及非金属元素的掺杂。其中过渡金属离子掺杂最为常用，而 表面光敏化技术由于敏化剂与污染物之间往往存在吸附竞争，敏化剂自身又很 容易发生光降解，所以光敏化这方面的研究不断减岁3 7 】。 a 贵金属沉积 由于h + 易于和e 复合，从而大大降低了光分解效率。因此，如何降低其复 合率，延长其分离时间成为关键。研究表明，在制备t i 0 2 过程中掺杂某些贵重 金属离子，如a 矿、p d 2 + ，可提高t i 0 2 的光催化活性。由于a 矿具有易于制备 等优势，而成为首选的贵金属掺杂剂。对于其提高t i 0 2 光催化活性的原因主要 有以下两种解释：m a r c i a m k 认为a g 的存在降低了光催化剂的带隙能使更多 的电子从价带激发到导带，从而形成更多的h + e 对；而c r i t t e u d e u j c 等认为， 第一章文献综述 a g 的存在阻止了h + 和e 一的复合，从而产生更多的o h t 3 8 】。 b 过渡会属掺杂 由于过渡金属元素( f e 3 + 、c u 2 + 等) 存在多化合价，在t i 0 2 晶格中掺杂少 量过渡金属离子，即可在其表面产生缺陷或改变其结晶度，成为光生电子一空 穴对的浅势捕获阱，延长电子与空穴的复合时间，降低光生电子e - 和光致空穴 h + 复合几率。而从化学观点看，金属离子是电子的有效接受体，可捕获导带中 的电子，从而使t i 0 2 表面产生了更多的o h 和0 2 ，提高了催化剂的活性【3 9 1 。 c 半导体复合 半导体复合是提高光催化效率的有效手段。选用禁带宽度不等的半导体以 浸渍法或混合溶胶法制成二元或多元复合半导体光催化剂( 如w 0 3 、 f e 2 0 3 、z n o 、s n 0 2 、s i 0 2 等与t i 0 2 复合) ，不同金属离子的配位及电负性不 同而产生过剩电荷，可使体系增大电荷分离效果和扩大光激发能量范围，从而 提高催化剂的活性及较易被太阳光能激发。其修饰方法包括简单的组合、掺杂、 多层结构和异相组合等。 半导体复合的本质是一种颗粒对另一种颗粒的修饰，是提高光催化效率的 有效手段。通过半导体的复合可提高系统的电荷分离效果，扩展t i 0 2 光谱响应 范围。复合方式包括简单的组合、掺杂、多层结构和异相组合等。研究表明， 复合半导体具有很多优点：通过改变粒子大小，可以很容易地调节半导体的带 隙和光谱吸收范围；半导体微粒的光吸收呈带边型，有利于太阳光的有效采集； 通过粒子的表面改性可增加其光稳定性【删。 1 5 本课题主要研究内容 非织造布已是人们工作和生活中的常用纺织品，开发具有自清洁的非织造 布材料具有重要的研究价值和广阔的市场前景。本课题利用无机纳米光触媒整 理剂和有机拒水拒油整理剂及其协同作用，进行了自清洁非织造布产品的研究， 开发了同时具有防污和易去污特性的自清洁功能涤纶非织造布产品。 ( 1 ) 涤纶非织造布的拒污整理 涤纶非织造布的拒污整理主要是指拒水拒油整理，本课题针对市场上评价 较好的两种拒水拒油整理剂设计j 下交试验，选出最佳整理工艺，对两种整理剂 的整理效果进行了对比，选出适合做复配的拒水拒油整理剂。 ( 2 ) 涤纶非织造布纳米光触媒去污整理 纳米光触媒去污整理即利用光触媒的光催化反应使污染物在紫外线的作用 下自然分解，实验选用纳米t i 0 2 做光触媒，将纳米t i 0 2 均匀分散后整理在非 织造布上，用亚甲基蓝等染料作为模拟污物测试其降解效果，最后选出合适的 9 天泮i ：业人学硕十学位论文 纳米t i 0 2 用量以及对应分散剂的用量。 ( 3 ) 拒污去污复合整理 将优选出的拒水拒油整理剂和纳米t i 0 2 复合整理于织物上，使织物既能 将污物“拒”在门外，又能“去”掉偶尔沾上的污物，彻底达到自清洁的效果。 1 0 2 1 实验药品 表2 1 实验药t 铺 大津一i ：业人学硕十学侮论文 分析天平 轧车 焙烘机 4 0 。雨淋拒水测试仪 超卢波振荡器 紫外线灯 分光光度计 分析天平 磁力搅拌机 离心机 电脑测色仪 t g 3 2 8 b n m _ 4 5 0 d k 5 e l f y - 2 5 7 k q 2 1 8 波长2 5 4 n m 7 2 3 t g 3 2 8 b s z c l 4 b t g 1 6 w d a t a c o l o rs f 6 0 0p l u s 北京医刚天平厂 日本k u s t e r 公司 日本k u s t e r 公司 山东纺科院测控设备开发中心 昆山超声仪器有限公司 诸暨市枫桥电子设备厂 上海精密科学仪器有限公司 北京医用天平厂 巩义市余华仪器有限责任公司 长沙湘仪离心机仪器有限公司 美国d a t a c o l o r 公司 2 3 实验方法 2 3 1 拒水拒油整理 2 3 1 1 拒水拒油整理工艺 拒水拒油整理的工艺路线为： 第二章材料与方法 表2 - 3o l e o p h o b 0 1 c o 整理剂拒水拒油整理的正交实验冈素水平表 ( 2 ) e x 9 1 0 e 整理剂 e x 9 1 0 e 整理剂也采用j 下交实验法进行实验设计，优化工艺条件。在 e x 9 1 0 e 整理剂的工艺条件优化试验中，同样选择整理剂用量、粘合剂用量和 焙烘温度与时间为变量，用3 因素3 水平的j 下交表l 9 进行实验，如表2 - 4 所示。 表2 4e x - 9 1 0 e 整理剂拒水拒油整理的正交实验冈素水平表 2 3 1 3 标准织物水洗实验 整理后织物的水洗试验以( ( g b t8 6 2 9 1 9 8 8 纺织品试验时采用的家庭洗 涤及干燥程序为标准，具体流程为： 洗涤( 6 m i n ，4 0 - 4 - 3 ) 专漂洗( 3 m i n ，4 0 士3 ) - - ) 漂洗( 3 m i n ，4 0 士3 ) - - ) 漂洗( 4 m i n ，4 0 士3 ) 浴比为1 ：2 0 ，洗涤剂用量为2 9 l ，洗涤设备是小型家庭洗衣机。为了让 布样能在洗衣机内转动起来，需要足够的水量，而且还要满足浴比，因此需要 加入标准洗涤陪衬布。 2 3 2 光触媒自清洁整理 2 3 2 1 纳米t i 0 2 的分散性实验 称取纳米t i 0 2 加蒸馏水，机械搅拌5 分钟，加分散剂机械搅拌1 5 分钟， 超声振荡3 0 分钟，得到分散体系，进行观察。本研究选用十二烷基苯磺酸钠、 大津i ：业人学硕十学何论文 0 7 1 0 、六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠为备选分散剂。 2 3 2 2 纳米t i 0 2 在水溶液中降解亚甲基蓝实验 配制一定浓度的亚甲基蓝溶液，加入不同量的纳米t i 0 2 ，机械搅拌1 5 分 钟，超声振荡3 0 分钟。将得到的分散液在磁力搅拌的同时，进行不同时间的紫 外线照射。取一定量分散液在离心机中离心，保存所得溶液待测。 2 3 2 3 纳米t i 0 2 整理织物实验 织物称重，根据织物重配制自清洁整理液。称取一定量的纳米t i 0 。，加入 分散剂，取织物重1 5 的无水乙醇作为分散介质，浴比1 ：1 0 ，置于2 5 0 m l 的烧 杯中。磁力搅拌1 5 分钟，超声振荡3 0 分钟。配成整理液。 将织物用整理液二浸二轧，7 0 预烘5 m i n ，11 0 。c 焙烘5 m i n ，得整理后布 样。 在本研究中，整理后织物的染色有浸渍法和印章法两种。浸渍法是配制 4 0 m g l 的亚甲基蓝溶液，将整理过的以及未整理的布样浸渍在亚甲基蓝溶液 中，取出，自然干燥，将命样置于紫外线灯箱中照射。印章法是用一头包覆纯 棉织物的圆柱状物体印到吸满4 0 m g l 的亚甲基蓝溶液的棉布“印台”上，然后 再印到作为试样的非织造布上。 2 3 3 光触媒自清洁整理与拒水拒油复合整理 取织物重量3 的纳米t i 0 2 ，织物重量1 5 的无水乙醇，溶液体积( 水和 无水乙醇的总体积) l o 的o 一1 0 ，5 0 9 1 的o l e o p h b o lc o 拒水拒油整理剂，4 0 l 的粘合剂树脂p c r 2 ，浴比是1 ：1 0 ，磁力搅拌3 0 分钟，然后超声震荡2 0 分 钟，制备整理液。用得到的整理液后对织物进行二浸二轧，轧液率为7 0 ，然 后1 0 0 预烘5 分钟，1 5 0 焙烘5 分钟。 对经过整理的织物，用亚甲基蓝染色或涂抹污渍后，再将织物置于紫外光 或同光下照射。 2 4 测试及评价方法 2 4 1 拒水拒油效果的评价方法 2 4 1 1 拒水效果的评价 采用( ( g b t4 7 4 5 1 9 9 7 纺织织物表面抗湿性测定沾水实验测定织物拒 1 4 第二章材料与方法 水性能，具体方法是将织物固定在倾斜角为4 5 。的平面，用2 5 0 m l 水从1 5 0 m m 高度通过漏斗喷洒下来，织物被均匀的淋洒。根据淋洒后观察布面水珠和水膜 情况( 表2 5 ) ，区分出拒水性能等级。 表2 5g b1 4 5 7 7 9 3 拒水性能测试标准 拒水等级淋水后织物表面状况 5 级 4 级 3 级 2 级 1 级 小水珠快速滴下 形成人水珠 部分试样沾上水珠 部分润湿 整个表面润湿 2 4 1 2 拒油效果的评价 ， 拒油性按照g b1 9 9 7 7 2 0 0 5 纺织品拒油性抗碳氢化合物试验进行测 试( 表2 - 6 ) 。将试样平放在光滑的平面上，用滴管吸一级拒油标准液，观察 液滴在3 0s 内的润湿情况。如果试样不润湿，在液滴邻近处再加高一个拒油等 级的标准试液，再观察3 0s ，继续这个操作，直到某级标准试液滴在织物上， 3 0 s 后在液滴下面或液滴周围有明显的湿润为止。 表2 - 6 标准液体系的表面张力值 天津l ：业人学硕：十= 学位论文 2 4 2 自清洁性能测试方法 2 4 2 1 难溶于水的粉末污物自清洁效果测试方法 称取1 9 分散红染料，将其均匀撒落在织物表面，然后把织物固定在4 5 。 淋雨测试仪上；调整漏斗孔中心离织物中心的垂直距离为15 0 m m ，量取2 5 0 m l 水，将2 5 0 m l 水倒入漏斗淋撒在织物表面；对比观察整理织物和未整理织物表 面污物存留量，评价整理织物自清洁效果。 2 4 2 2 易溶于水的粉末污物自清洁效果测试方法 称取l g 亚甲基蓝，将其均匀撤落在织物表面，然后把织物固定在4 5 。淋雨 测试仪上；调整漏斗孔中心离织物中心的垂直距离为1 5 0 m m ，量取2 5 0 m l 水， 将2 5 0 m l 水倒入漏斗淋撒在织物表面；对比观察整理织物和未整理织物表面污 物存留量，评价整理织物自清洁效果。 2 4 2 3 油类污物自清洁效果测试方法 在相同条件下同时在整理织物和未整理织物表面滴加三滴辣椒油，然后慢 慢地将织物的一端抬起，直到有两滴或者三滴辣椒油滚落下来，测出这时织物 的倾斜角度，即油类污物自清洁效果的好坏由倾斜角度的大小决定。通过对比 整理织物和未整理织物的倾斜角度评价整理织物的白清洁效果。 2 4 3 分散体系评价方法 目前分散效果的评价没有统一方法，在实际应用时，研究者往往根据不同 的精度要求，因地制宜地采用不同的方法。常用的分散体系评价方法是沉淀法 和分光光度计法。在本研究中用的是沉淀法。 沉淀法是将分散液以某一浓度稀释后，装入试管中，通过重力沉淀的方法， 根据分层大小和沉淀量来观察分散液的稳定性能。它是基于这样一种原理：液 滴大小不同，对入射光的反射也不同，分散液也就呈现不同颜色。这种方法比 较直接，所需设备少。该评价方法比较简单直观，适于分散效果差异较大的比 较，一般适合于分散剂初选。该法缺点是分散时间比较长，而且不适合低浓度 分散体系。 2 4 4 纳米t i 0 2 在水溶液中降解亚甲基蓝实验测试方法 降解实验结束的亚甲基蓝溶液，离心，取上清液用分光光度计测最大吸收 1 6 第二章材料与方法 波长和吸光度。 2 4 5 织物光触媒自清洁效果的评价方法 将处理后的织物用电脑测色仪进行测试，比较不同处理方式及处理时间试 样的k s 值。 第二章结果与讨论 第三章结果与讨论 3 1 拒水拒油整理结果与讨论 3 1 1 整理工艺条件的优化 研究中曾用汽巴公司的拒水拒油整理剂o l e o p h o b o ! - c o 、达一琦公司的拒水 拒油整理剂e x 9 0 0 、田歌公司三防整理剂x 2 9 3 和三防整理剂x 1 0 0 及由广 州威来惠南公司提供的氟系拒水拒油剂w e l t e x0 0 2 进行拒水拒油整理的研 究，从中选择了效果最好的o l e o p h o b 0 1 c o 和e x 9 0 0 两种整理剂进行了进一步 的工艺条件优化的研究。 3 1 1 1o l e o p h o b o l c o 整理剂 为研究o l e o p h o b o l - c o 整理剂的性能和最佳工艺条件，采用正交实验法进 行试验，变换整理剂用量和粘合剂用量，改变焙烘温度和时间，设计了3 因素 3 水平正交实验，按方案进行了整理。对整理后的织物进行拒水和拒油测试， 得到织物拒水拒油等级。 将拒油等级作为实验结果，进行正交分析如表3 1 所示： 1 9 天津i ：业人学硕十学何论文 表3 - 10 1 e o p h o b o l c o 整理剂拒油整理3 冈素3 水平止交实验结果基本分析表 方差分析：令f = o 1 ，以整理剂用量和粘合剂用量作为综合误差所在列， 将整理织物拒水拒油等级作为实验结果进行j 下交分析，结果如表3 2 。 表3 - 2o l e o p h o b o l c o 整理剂拒水整理3 冈素3 水平正交实验方芹分析表 方差分析：令f = o 1 ，以粘合剂用量作为综合误差所在列。结果如表3 3 2 0 农3 3o l e o p h o b o l c o 整理制拒水整婵3 冈素3 水甲正交实验方芹分析表 对于拒水测试，根据直观分析表( 表3 1 ) ，因素2 粘合剂用量极差为0 0 8 3 ， 小于因素1 与因素3 极差，因此因素2 对于试验结果影响较小，因素1 整理剂 用量与因素3 焙烘温度和时间对于实验结果影响较大。对于因素l ，均值1 大 于均值2 和均值3 ，因此应当选择水平1 。对于因素3 ，均值1 和均值2 大于均 值3 ，因此应当选择水平l 或者水平2 。对于因素2 ，由于对于试验结果影响较 小，从成本角度考虑可以选择水平l 。 对于拒水测试，根据方差分析表( 表3 2 ) ，因素2 粘合剂用量偏差平方 和小于因素1 和因素3 ，因此以因素2 作为误差列，f 取值为o 1 。经计算f 临 界值为9 0 0 0 ，因素1 f 比为1 5 8 5 7 ，因素2 f 比为1 0 0 0 ，因素3 f 比为4 0 0 0 。 由此可得，因素1 显著性明显，与直观分析结果一致。 对于拒油测试，根据直观分析表( 表3 1 ) ，因素1 整理剂用量和因素2 粘合剂用量极差都为0 0 8 4 ，小于因素3 极差，因此因素1 和2 对于试验结果影 响较小，因素3 焙烘温度和时间对于实验结果影响较大。对于因素3 ，均值2 大于均值1 和均值3 ，因此应当选择水平2 。对于因素1 和因素2 ，由于对于试 验结果影响较小，从成本角度考虑都可以选择水平1 。 对于拒油测试，根据方差分析表( 表3 3 ) ，因素1 整理剂用量和因素2 粘合剂用量偏差平方和小于因素3 ，因此以因素1 和因素2 作为误差列，f 取 值为0 1 。经计算f 临界值为4 3 2 0 ，因素1 f 比为1 0 0 0 ，因素2 f 比为1 0 0 0 ， 因素3 f 比为6 9 2 9 。由此可得，因素3 显著性明显，与直观分析结果一致。 由