由表1可知,加入黏合劑后,納米材料穩(wěn)定性變得更好,沉淀減少,基本不出現(xiàn)分層.這一方面是由黏合劑的非離子性決定的:聚丙烯酸酯乳液黏合劑中顆粒的構(gòu)電性,隨聚合時(shí)所選用乳化劑而定[4],由于選用非離子型乳化劑,即呈電中性,從而使黏合劑與分散液中的其他組分有良好的相容性,即穩(wěn)定性好;另一方面聚丙烯酸酯黏合劑作為高分子化合物,其高分子長(zhǎng)鏈能在水中充分伸展,形成幾納米到幾十納米厚的吸附層,產(chǎn)生的空間位阻效能有效阻止顆粒間的相互聚集,提高納米顆粒的分散性.此外,黏合劑的加入,有助于增加溶液黏度,減緩顆粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng),減少顆粒碰撞次數(shù).根據(jù)膠體沉淀理論[5],納米顆粒沉淀體積及速度與黏度成反比.因而在這些因素的共同作用下,無(wú)機(jī)紫外線屏蔽劑的分散穩(wěn)定性有所提高.
2.2 柔軟劑與無(wú)機(jī)紫外屏蔽劑的作用方式
柔軟劑氨基硅與無(wú)機(jī)紫外屏蔽劑起鍵合作用的是硅醇,因此,為了達(dá)到好的化學(xué)結(jié)合,添加前使其在45℃水域中放置30 min,使其充分水解.RSiX3+3H2O RSi(OH)3+3HX將水解后的氨基硅以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%加入到TiO2和ZnO納米粉體分散液中,超聲分散10 min,靜置30 min,以保證其充分反應(yīng),然后裝入離心試管,以3 000 r /min的速度離心分離30 min,對(duì)分離出的白色析出物進(jìn)行多次洗滌并烘干,以確保無(wú)剩余氨基硅黏附于析出物表面.將得到的粉體與加入氨基硅前用分離法析出并烘干得到的粉體進(jìn)行紅外光譜分析[6].分析結(jié)果如圖1所示:
由圖1可以看出,反應(yīng)后的納米粉體,其紅外光譜在1 656.5 cm-1和1 448.54 cm-1處產(chǎn)生兩個(gè)強(qiáng)吸收峰,分別對(duì)應(yīng)氨基(—NH2)的面內(nèi)變形振動(dòng)產(chǎn)生的譜帶和—CH2的變形振動(dòng)產(chǎn)生的峰值,而1 104.8 cm-1處則為Si—O—Si基的特征吸收峰,表明經(jīng)氨基硅偶聯(lián)后的粉體表面存在著大量氨基基團(tuán)和硅氧基.而在3 426 cm-1處為表面羥基的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的峰,說(shuō)明納米粒子表面存在著大量—OH,這是因?yàn)榧{米粉體極性較大,表面吸附的水因極化發(fā)生解離,容易形成羥基[7].而在分散液
中,溶液pH值高于粉體的等電點(diǎn),顆粒表面帶負(fù)電,溶液中的H+吸附在顆粒表面,顆粒表面被—OH基團(tuán)所覆蓋.這些表面羥基可提高納米粉體作為吸附劑及各種單體的性能,為表面改性提供方便.因此,納米粉體表面存在的這種表面羥基使得氨基硅中的硅氧基在粒子表面進(jìn)行聚合反應(yīng):
從而在粒子表面引入較多的氨基等活性基團(tuán),使粒子具有很高的活性.同時(shí)非極性基團(tuán)—CH3的存在,一方面降低了納米粒子間因表面極性鍵作用而相互團(tuán)聚的幾率;另一方面使其與表面能較低的高分子黏合劑有較好的相容性,從而提高了無(wú)機(jī)紫外屏蔽劑的分散效果.
2.3 織物抗紫外線功能的耐久性分析
經(jīng)無(wú)機(jī)紫外線屏蔽整理劑整理后,棉織物的抗紫外性能有極其顯著的提高,紫外輻射防護(hù)系數(shù)UPF由原來(lái)的12.6驟增至138,經(jīng)耐洗測(cè)試,洗滌50次后的UPF仍達(dá)到103.8.為確切地了解織物抗紫外功能的耐洗性,按標(biāo)準(zhǔn)[8](用含2 g /L洗衣粉洗滌,浴比1∶30,水溫40℃,洗滌時(shí)間5 min,然后蒸餾水漂洗干凈)對(duì)整理后的織物分別進(jìn)行10,20,30次的洗滌,與未洗滌及洗滌50次的織物作紫外透過曲線對(duì)比圖,如
圖2所示.由圖2可以看出,透過率隨洗滌次數(shù)增加有上升的趨勢(shì),但上升幅度并不大,50次洗滌后整個(gè)UVA和UVB波段的透過率仍都在3%以下,進(jìn)一步證明了該工藝下的無(wú)機(jī)紫外屏蔽整理具有較好的耐水洗性.
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