棉织物上活性黄X-R的纳米光催化剥色研究

采用UV/TiO₂光催化体系对棉织物上偶氮活性黄X-R染料的剥色性能进行了研究,探讨了体系pH值、催化剂纳米TiO₂质量浓度、剥色温度和光催化时间对染色织物剥色效果的影响。同时,对剥色织物强力保留率及其纤维表面形态变化进行了研究。研究结果表明:UV/TiO₂光催化体系对棉织物上活性黄X-R染料具有良好的光催化剥色效果。其推荐剥色工艺为:体系初始pH值为6.0~8.0,纳米TiO₂质量浓度为0.02~0.06 g/L,剥色温度20℃,光催化时间30~60 min。在推荐工艺条件下,棉织物上活性黄X-R染料的光催化剥色率达到68%~80%或以上,剥色织物强力保留率可达到74%~98%。同时,扫描电镜观察显示,在较短光催化时间内,棉纤维的表面形态变化不明显,但随时间延长,纤维表面出现了刻蚀、氧化等现象,纤维表面形态发生明显变化。     

纳米二氧化钛涂覆聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备及其抗紫外光照射性能

针对聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维经紫外光照射后强力下降的问题,首先采用氧等离子体对PBO纤维表面进行改性,提高其界面性能;然后在改性PBO纤维表面涂覆纳米TiO₂及有机硅整理剂制备TiO₂/PBO复合纤维;最后对复合纤维的结构和性能进行表征与分析。结果表明:当氧等离子体处理功率为200 W、处理时间为200 s时,PBO纤维表面有凹痕,纤维拉伸强力保持率大于90%,摩擦因数增大16%,接触角减小为52.7°,说明PBO纤维的表面润湿性能增大;当纳米TiO₂与硅烷偶联剂质量比为1∶1时,TiO₂/PBO复合纤维表面有沉积凸起的纳米TiO₂颗粒;用紫外光照射200 h后,TiO₂/PBO复合纤维的断裂强力下降率比PBO原纤减少30%,说明纳米TiO₂涂覆后的PBO纤维抗紫外光照射性能提高。     

石墨烯基锆钛复合材料改性棉织物的制备及其远红外发射性能

为进一步提高石墨烯基纳米复合材料的远红外发射特性,通过一步水热法利用锆钛氧化物对氧化石墨烯进行纳米复合改性,制备了二氧化锆/二氧化钛/还原型氧化石墨烯(ZrO₂/TiO₂-rGO)纳米复合材料。以水溶性聚氨酯为黏合助剂将ZrO₂/TiO₂-rGO与纺织品相结合,制备出具有远红外发射性能的棉织物。借助扫描电子显微镜和傅里叶红外分析光谱对制备的ZrO₂/TiO₂-rGO复合材料表观形态和内部结构进行表征;通过远红外发射率和红外热成像技术表征了改性棉织物的远红外发射性能。结果表明:在温度为120 ℃,时间为4 h,氧化石墨烯、二氧化钛、氧氯化锆质量比为5∶3∶2的合成条件下整理棉织物时,其远红外发射率较未整理棉织物高出约2.5%;这种方法可有效减少石墨烯含量,且远红外发射性能优良。     

聚乙二醇对硫酸钛水热改性涤纶光催化性能的影响

为提高涤纶的光催化性能,基于水热合成技术,采用硫酸钛、尿素和聚乙二醇在涤纶表面负载纳米TiO₂颗粒,研究了TiO₂改性涤纶紫外线辐照光催化降解亚甲基蓝染料的性能,并借助扫描电子显微镜、粒度分析仪、X射线衍射仪等仪器对改性涤纶光催化性能增强的原因进行分析。结果表明:聚乙二醇的质量浓度和相对分子质量会对水热条件下硫酸钛和尿素在涤纶表面生成的纳米TiO₂颗粒大小和负载量产生影响;与未添加聚乙二醇相比,400添加聚乙二醇400浓度为12.5 mL/L时,涤纶纤维表面负载的纳米TiO₂颗粒增加,且晶粒尺寸减小为9.4 nm,并且经紫外线辐照120 min后,TiO₂改性涤纶降解亚甲基蓝染料总有机碳含量值由0.001 11%降至0.000 46%。     

可降解型PHBV/PBAT/TiO2抗菌纳米纤维膜制备

为制备一种可生物降解型抗菌纳米纤维膜,对PHBV与PBAT混纺纺丝液的质量分数和质量比以及加入抗菌剂纳米TiO₂的质量分数进行探究。通过扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、差示扫描量热分析、力学性能测试和亲水性能测试,结果表明,PHBV/PBAT质量比为50∶50、质量分数为13.0%时纳米纤维膜具有良好纤维形态并具备一定的力学性能和疏水性。其中添加1.0%的TiO₂的PHBV/PBAT/TiO₂纳米纤维膜的断裂伸长率由137.5%增加到203.1%,并且疏水性显著提高。抗菌结果表明,其具有优异的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率高达98.0%以上。     

纳米TiO2稳定乳液的制备及其在微胶囊制备中的应用

为解决传统乳液中乳化剂含量较高的问题,采用改性纳米TiO₂-水杨酸(SA)作为乳化剂,制备Pickering乳液,应用于防蚊微胶囊的制备。研究了纳米TiO₂水杨酸表面改性、TiO₂-SA质量分数、乳化速度、乳化时间、聚乙烯醇(PVA)质量分数对乳液稳定性及制备微胶囊的影响。通过对乳液粒径、微胶囊的包埋率、粒径的表征得出合成防蚊微胶囊时乳化条件为:TiO₂-SA质量分数0.75%,PVA质量分数1.0%,室温,乳化速度8 000 r/min,乳化时间7 min。研究表明:改性TiO₂可改善纳米TiO₂的亲油亲水性能以及乳液的稳定性;用研究所得乳化条件制备的Pickering乳液合成的微胶囊球形规则,表面光滑,包埋率为84.02%,平均粒径为2.867 μm;能谱分析表明,微胶囊表面含有C、O、N和Ti元素。     

TiO2-Ag/聚乳酸纳米复合纤维的制备及其抗菌性能

为赋予聚乳酸(PLA)纤维高效的抗菌性能,采用熔融共混纺丝法分别制备了不同质量配比的二氧化钛接枝银纳米介孔微球(TiO₂-Ag)/PLA纳米复合纤维和一定组成的TiO₂/PLA纳米复合纤维,并对2种纤维的结构、热性能和抗菌性能等进行表征和分析。结果表明:当TiO₂-Ag和TiO₂这2种纳米粒子添加质量分数不超过3%时,可在PLA基体中较均匀地分散;2种粒子的加入均不影响PLA的玻璃化转变温度和结晶结构,但会使其熔融温度和热稳定性下降,加入质量分数为3%的TiO₂后,导致PLA的结晶温度略有下降;随着TiO₂-Ag质量分数的增加, TiO₂-Ag/PLA纳米复合纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率不断增加;添加相同量的2种纳米粒子时,TiO₂-Ag/PLA复合纤维对2个菌种的抑制效果明显优于TiO₂/PLA复合纤维。     

TiO2对PET长丝视觉屏蔽性能的影响

通过添加不同质量分数的二氧化肽(TiO₂),在牵伸比分别为3.5和4.0的条件下制备聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)长丝，采用光谱分析法研究TiO₂对PET长丝视觉屏蔽性能的影响。结果表明：当牵伸比为3.5和4.0时，随着TiO₂质量分数的增加，PET长丝的反射率呈上升趋势，而透射率则逐渐下降，有效增强了PET长丝的视觉屏蔽性能。当TiO₂质量分数在0～3%时，PET长丝反射率和透射率的变化较TiO₂质量分数为3%～9%时的变化更为明显，表明PET长丝视觉屏蔽性能的改善随着TiO₂质量分数的增加有所减缓。     

静电纺聚四氟乙烯/二氧化钛光催化纳米纤维膜的制备及其应用

针对光催化剂二氧化钛(TiO₂)难回收、传统载体材料性能不稳定等问题,以聚四氟乙烯(PTFE)为成膜聚合物,以聚乙烯醇(PVA)为纺丝载体,引入纳米光催化剂TiO₂,采用乳液静电纺丝法制备PTFE/PVA/TiO₂初生纤维膜,然后经烧结得到负载型PTFE/TiO₂光催化纳米纤维膜。通过形貌观察、孔径、孔隙率以及疏水性能测试,考察TiO₂质量分数对纤维膜结构与性能的影响。结果表明:随着TiO₂固含量的增加,纤维膜直径均匀性有所降低,平均孔径增大;将纤维膜用于减压膜蒸馏实验,通量最高达35 L/(m²·h),截盐率稳定在99.98%以上;在光催化降解质量浓度为10 mg/L的亚甲基蓝染料水溶液过程中,经紫外线照射5 h后,染料降解率达99%;经重复使用后,PTFE/TiO₂纳米纤维膜仍能保持良好的结构与光催化性能。     

微纳米结构超疏水表面制备及其粘附行为研究

利用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)对二氧化钛(TiO2)进行修饰改性,将其与聚二甲基硅氧烷混合涂覆于棉织物表面以制备超疏水棉织物。通过单因素变量实验探究改性条件对超疏水性能的影响,综合利用接触角测试、亲水亲油分析、抗粘附性能和防渗透性能评价其超疏水能力。结果表明：在反应温度为40℃,改性1 g TiO₂添加10 mL VTES时效果较好。改性TiO₂与涂层剂质量比为1∶7时,涂层织物接触角达到160.3°,滑移角为8.7°,耐静水压为33 733 Pa,防渗透性和抗粘附性能优异,同时具备良好的耐水冲击性。     

棉织物基光催化功能材料制备工艺

 采用性能稳定的无机物整理剂纳米羟基磷灰石对棉织物进行功能后整理,用以提高棉织物在光催化作用中的光学稳定性以及对纳米二氧化钛的吸附性,采用正交试验的方法,研究以棉织物为载体的二氧化钛光催化功能材料制备的关键技术。结果表明:采用1∶1的乙醇/水溶剂配置纳米二氧化钛分散体系,纳米粒子的分散效果最好;当分散体系中二氧化钛质量分数为3%时,制备的棉织物在紫外线照射下甲醛的分解效果最佳。     

用SiO2/TiO2复合气凝胶制备超疏水光催化防紫外线织物

为制备一种多功能纺织品,采用溶胶-凝胶法制备SiO₂/TiO₂复合气凝胶,并将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与SiO₂/TiO₂复合气凝胶混合后制备PDMS/SiO₂-TiO₂复合材料,采用浸—轧—烘工艺将其处理到棉织物表面,同时借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热重分析仪、原子力显微镜等对处理后织物进行表征,分析其超疏水性、光催化性能与抗紫外线性能。结果表明:处理后棉织物表面具有PDMS/SiO₂-TiO₂复合材料所构筑的微纳米粗糙结构,PDMS/SiO₂-TiO₂复合材料已成功处理到棉织物上;处理后棉织物接触角为157.7°,紫外线防护系数值为122.47,光照4 h后对亚甲基蓝光催化降解率达到87.08%。     

二氧化钛水热改性涤/棉混纺织物的自清洁性能

为赋予涤/棉混纺织物光催化自清洁性能,基于水热合成技术,分别使用钛酸四丁酯、硫酸钛以及硫酸氧钛在涤/棉混纺织物表面负载纳米TiO₂颗粒,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和紫外-可见光漫反射光谱仪等对TiO₂改性涤/棉混纺织物的结构和性能进行分析,比较了不同种类TiO₂前驱体改性涤/棉混纺织物可见光下降解污物的自清洁能力。结果表明:较钛酸四丁酯和硫酸钛改性的涤/棉混纺织物,硫酸氧钛改性涤/棉混纺织物接枝的锐钛矿型TiO₂颗粒多且尺寸小,光吸收能力增强,禁带宽度减小,其光催化自清洁性能优异,5次洗涤后自清洁性能没有明显减弱。     

PBA/TiO_2复合胶乳整理棉织物的性能

以原位乳液聚合制得的聚丙烯酸丁酯PBA/TiO2复合胶乳为整理剂,通过浸轧对棉织物进行功能整理,并与经TiO2水分散液、PBA胶乳与TiO2分散液共混物、黏合剂VTECO与TiO2分散液共混物等3种不同整理剂整理的棉织物进行功效和服用性能比较。结果发现,在相同的整理工艺下,经自制PBA/TiO2复合胶乳整理的棉织物表面TiO2粒子尺寸较小,分散较好,织物表面附着层较薄、较均匀,纱线内纤维间黏连较少,因而经相应整理的棉织物具有较好的抗紫外线和抗老化性能,且对棉织物原有的白度、手感等服用性能影响较小,这与PBA/TiO2复合胶乳整理本质上实现的是对纱线内单纤维的均匀薄型包覆有关。     

花状TiO2/氟硅烷构筑超双疏棉织物及其光催化性能

制备了具有超双疏、光催化、自清洁等多种功能的多层次TiO₂/氟硅烷织物,分析了功能织物的抗润湿性能、表面形貌、表面化学成分、化学环境耐受性、热稳定性以及在光催化应用方面的性能。研究结果表明,当TiO₂、含氟试剂以及TEOS的添加量分别为0.3 g、0.3 mL和0.2 mL时,整理的棉织物具有良好的超疏水、超疏油性能,接触角达到150°以上,以及优良的耐水洗性和耐酸碱性。锐钛矿型TiO₂与含氟试剂均匀负载到棉织物表面,不仅使超亲水性的棉织物达到拒水、拒油的效果,还在一定程度上具有较优的光催化效应,在模拟太阳光下,对商品染料活性红195的降解率达到78%以上。     

紫外线辐照对棉纤维结构与性能的影响

为了探究UV辐照对棉纤维结构与性能的影响,详细分析了棉织物经不同时间的功率密度为100w/cm的UV照射后,棉织物的表面形态、聚合度、力学性能、热稳定性、白度的变化。结果表明：辐照时间的增加会使棉纤维结构与性能的损伤增大,当辐照时间达到30s,棉纤维的表面被刻蚀,表面粗糙度增加;在初始裂解阶段棉纤维的失重率略微增加,棉纤维最大失重速率温度下降8℃,热稳定性有所下降;棉织物白度下降7%,织物泛黄;棉纤维素大分子中共价键C―C、C―O断裂,棉织物的经向断裂强力下降约21%,纬向断裂强力下降约10%;棉纤维聚合度从692下降到140。随着辐照时间的进一步增大,棉纤维结构与性能的损伤程度增加会更大。     

纳米TiO2抗紫外线整理棉织物的染色性能

 用不同结晶结构的纳米TiO2对棉织物进行抗紫外线整理,然后用红花红色素染色,并观察耐光色牢度。结果表明：经纳米TiO2抗紫外线整理的棉织物其K/S值小于整理前的棉织物;金红石型纳米TiO2整理棉织物的K/S值高,光老化时色差值变化较小,与整理前棉织物的色差值相近;随着聚乙二醇(PEG)分子质量的增大以及TiO2/PEG含量的增加,K/S值减小,光老化时色差值变化大。在CIE和孟塞尔(Munsell)表色系中,也表现出相同的染色性能。