納米材料具有表面積大、表面活性中心多、吸附能力強等一般材料所不能比擬的優異性能,因而它有較強的催化特性[1].研究發現,納米二氧化鈦(TiO2)的禁帶寬度在3.2eV,可以吸收波長為388nm的紫外線,是常用的紫外線屏蔽劑之一.納米二氧化鈦還是廣譜屏蔽劑,對紫外線中的UVA(315~400nm)和U-VB(290~315nm)都有屏蔽作用,而不像有機紫外線屏蔽劑只單一地對UVA或UVB有吸收[2].納米TiO2抗菌材料具有廣譜、耐久和安全的特點,在紡織品和衛生用品等方面已獲得廣泛的應用.但需要指出的是,納米TiO2本身并非抗菌材料,在滅菌防污過程中僅僅起到光催化作用,而且還需要經過紫外光照射才能發揮光催化殺菌作用.本研究采用自制的納米TiO2整理劑,并通過浸-軋工藝將其應用于純棉織物的后整理,并研究整理織物的抗紫外線性能和抗菌性能.
1實驗部分
1.1材料與儀器
所用原料包括:純棉半漂織物,經、緯紗線密度均為18.2tex,經緯密度為220根/10cm×140根/10cm,天津國印紡織有限公司提供;納米TiO2整理劑,采用溶膠-凝膠法制備的納米TiO2水溶液,制備步驟見參考文獻[3];大腸桿菌E.coli,天津農學院提供;營養瓊脂,天津市福晨化學試劑廠提供;蛋白胨,天津市光復精細化工研究所提供.
所用儀器有:NM-450型均勻軋車,日本KUSTER公司產品;DK-5E型焙烘機,日本KUSTER公司產品;D8 DISCOVER型X射線衍射分析儀,德國BRUKER公司產品;Camspec M350 SPF Spectrophotometer型紫外可見分光光度儀,英國Stable Mcro System公司產溫搖床柜,太倉市實驗設備廠產品;HH.B11-600電熱恒溫培養箱,天津中環實驗電爐有限公司產品;DL-101-1電熱鼓風干燥箱,天津中環實驗電爐有限公司產品;SW-12型耐洗色牢度試驗機,江蘇無錫紡織儀器廠產品;WSD-3C型全自動白度儀,北京康光儀器有限公司產品;YG065型電子織物強力機,萊州市電子儀器有限公司產品.
1.2棉織物的抗紫外線及抗菌整理
納米TiO2整理劑的整理工藝如下:織物浸入整理劑→兩浸兩軋(軋余率70%~80%)→烘干(80℃×3min)→水洗→烘干(80℃×3min).
1.3性能測試
(1)納米TiO2的XRD測試將得到的納米TiO2整理劑在50℃以下烘干,利用X射線衍射分析儀對得到的納米TiO2粉末進行分析,實驗條件為Cu靶,石墨單色器,管壓40kV,管流100mA,掃描速度6deg/min.
(2)織物抗紫外線性能測試織物的抗紫外線效果可以用紫外線透射率(UVA、UVB)和紫外線防護因子(UPF)表示,一般采用以下公式計算:
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式中,Eλ為相對紅斑的紫外線光譜效能;Sλ為紫外線區域中的光譜輻射能(通常采用Melbourne地區的值);τλ為波長為λ時的紫外線透過率;dλ為紫外線光波長度間距.采用AATCCTestMethod183-1998測試方法[4],測得整理織物在UVA和UVB波段的紫外線阻隔率,以紫外線防護因子UPF值及UPF等級,評價織物抗紫外線效果.
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