1.1.前言
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，人們對材料的認(rèn)識與使用已經(jīng)向多功能化方面發(fā)展，紡織業(yè)亦是如此。在功能性、環(huán)保型紡織品已經(jīng)成為當(dāng)今世界紡織品市場主流的今天，功能性紡織品的開發(fā)研究己擴(kuò)展到眾多領(lǐng)域，其中納米材料的應(yīng)用便是其中的一種。天然纖維織物因其服用的舒適性等而深受消費者歡迎，但是棉織物本身存在一些缺點，如在適宜的條件下，一些病原菌如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠球菌等在棉織物上存在時間延長，尤其是一些內(nèi)衣、內(nèi)褲的穿著環(huán)境易滋生細(xì)菌，并以人體的新陳代謝產(chǎn)物為營養(yǎng)物質(zhì)迅速繁殖，釋放出令人惡心的臭味。另外，它們還會使棉制品變色、發(fā)霉，誘發(fā)各種皮膚疾病，危害人體健康。由于某些無機材料做成納米級后有優(yōu)越的抗菌功能，同時納米功能材料耐熱、無毒、穩(wěn)定性強，因此納米材料便作為新型的抗菌整理劑首先被選用，來代替對人體有毒性和刺激性的抗菌劑，成為開發(fā)綠色功能紡織品的一個重要方向[1]。
目前，國內(nèi)外正在研究和應(yīng)用的將納米微粒施加到紡織品上的方法主要有三種[2]：（a）共混紡絲法(b)后整理法：吸盡法、涂層法和浸軋法(c)接枝法。然而，時至今日，納米粉體在紡織品中的應(yīng)用仍然是一項發(fā)展中的技術(shù)，這是因為納米微粒表面活性很大，易發(fā)生團(tuán)聚，且不易與纖維材料結(jié)合固著，因而，如何使納米粒子均勻地分散在紡織品上，且實現(xiàn)納米粒子與纖維的牢固結(jié)合，是納米功能紡織品開發(fā)和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。
本文借助于粘合劑把納米粉體TiO2和ZnO施加到棉織物上，并對它們的分散性、抗菌性以及它們復(fù)合物的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行了研究。
2.2.實驗部分
2.1實驗材料和儀器
2.1.1原料及試劑
納米ZnO和納米TiO2（江蘇河海納米科技股份有限公司）；十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉和硅酸鈉（天津市化學(xué)試劑六廠）；低聚丙烯酸鈉（上海長風(fēng)化工廠）；染色用粘合劑和滲透劑JFS（煙臺三和化學(xué)試劑有限公司）
2.1.2織物規(guī)格
經(jīng)過前處理的純棉織物：規(guī)格40*40，支數(shù)133*72
2.1.3實驗儀器
超聲波清洗器SK5200H（上海科導(dǎo)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(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市宏華儀器廠）；EL-400立式氣動小軋車（上海朗高紡織設(shè)備有限公司）；電子天平（北京賽多利斯天平有限公司）；pHs-25型酸度計（上海虹益儀器廠）。
2.2納米粉體的分散性實驗[3][4]
2.2.1最佳分散劑和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、硅酸鈉)分別加入到盛有100mL蒸餾水的燒杯中，每種分散劑分別配六份溶液，攪勻后準(zhǔn)確調(diào)節(jié)pH值，使含相同分散劑的溶液的pH值依次為5、6、7、8、9、10，最后加入0.15g納米復(fù)合粉體（ZnO:TiO2=1:1），并用超聲波清洗器振蕩1.5h，然后取出10mL放入10mL試管中靜置7天，讀取上層澄清液體積。
2.2.2最佳分散劑用量的選擇
準(zhǔn)確稱取5份不同量的聚丙烯酸鈉分別加入到盛有100mL蒸餾水的燒杯中，依次配成不同含量的水溶液，調(diào)節(jié)pH=9，然后加入0.15g納米粉體(ZnO:TiO2=1:1)，并用超聲波清洗器振蕩1.5h，然后取出10mL放入10mL試管中靜置7天，讀取上層澄清液體積。
2.3棉織物抗菌整理工藝[5]
2.3.1處方與條件：
處方1 | 處方2 | 處方3 | |
納米粉體 | 2% | 3% | 5%(o.w.f.) |
分散劑 | 1.4% | 2% | 3.4%(o.w.f.) |
滲透劑 | 1% | 1% | 1%(o.w.f.) |
粘合劑 | 15% | 15% | 15%(o.w.f.) |
加水至 | 100 | 100 | 100（ml） |
浴比：1:20 pH=9.
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處方配制納米整理液，每個處方分別按表1配五份整理液，然后將試樣浸在整理液中，在450C下浸30min，最后二浸二軋，軋余率為75%，在800C預(yù)烘5min，1600C焙烘3min，得到1#～5#五塊整理試樣。
表1所用納米ZnO和TiO2的質(zhì)量比值
編號 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# |
ZnO:TiO2 | 1:0 | 0:1 | 1:1 | 2:1 | 3:1 |
2.4抗菌效果測定
按紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T01021-92對棉織物進(jìn)行抗菌性能測試，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(biāo)準(zhǔn)，將2g/L的洗滌液和待洗織物放入洗衣機中，按照4A程序（用于特殊整理織物的洗滌程序）進(jìn)行洗滌，測定其抗菌性能。
3.3.結(jié)果與討論
3.1分散劑和pH值對分散系統(tǒng)的影響
3.1.1 PAA-Na在不同pH值下對納米粉體的分散性影響：
表2分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)與pH值的關(guān)系
分散體系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?jǐn)?shù)% | 100 | 40 | 36 | 36 | 16 | 16 |
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分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)與pH值的關(guān)系
分散體系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?jǐn)?shù)% | 100 | 50 | 32 | 26 | 20 | 18 |
3.1.3 SDBS在不同pH值下對納米粉體的分散性影響：
表4分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)與pH值的關(guān)系
分散體系pH值 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
澄清液體積mL | 10 | 10 | 10 | 8.0 | 5.8 | 2.2 |
體積百分?jǐn)?shù)% | 100 | 100 | 100 | 80 | 58 | 22 |
3.1.4硅酸鈉在不同pH值下對納米粉體的分散性影響：
表5分散體系上層清液體積百分?jǐn)?shù)與pH值的關(guān)系
分散體系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?jǐn)?shù)% | 100 | 56 | 38 | 29 | 20 | 16 |
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、硅酸鈉四種分散劑對納米粉體水分散體系均有穩(wěn)定作用。當(dāng)加入相同量的分散劑時聚丙烯酸鈉在pH=9和pH=10時，納米粉體的水分散體系上層清液的體積百分?jǐn)?shù)最少，分散效果最好，這是由于分散劑在顆粒表面形成吸附層，產(chǎn)生并強化空間位阻效應(yīng)，使顆粒間的位阻排斥作用能增大，同時，還增大了顆粒表面電位的絕對值，提高了顆粒間靜電排斥作用能[6]。所以試驗中選用聚丙烯酸鈉作為納米粉體水分散體系的分散劑，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(diào)節(jié)納米粉體水分散體系的pH值，不會給后續(xù)工藝引入雜質(zhì)粒子。
3.1聚丙烯酸鈉的用量對分散性能的影響[3][7]
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