论文部分内容阅读
功能纺织品是指除具有一般纺织品的物理机械性能外,还具有某类特定的功能或应用性能的纺织品。传统的纺织品分为服装用纺织品、产业用纺织品、装饰用纺织品,结构单一,应用范围窄。将功能性纳米材料引入到纺织品中,利用纳米材料的特殊性能,弥补传统纺织品缺陷的同时,使纺织品具备特殊性能。硫化氢气体是一种在极低浓度时具有臭鸡蛋气味的气体,目前检测硫化氢的装置存在设备笨重,需要专业的操作分析人员的问题。而开发一种便携式检测硫化氢的功能纺织材料,一方面能用应用于医疗、工业、生活等常规应用领域;另一方面能解决目前硫化氢检测设备存在的问题,为便携式检测硫化氢提供一种纺织方向的可能性。本文以银修饰磺酸硅胶(Ag-SSA)为功能材料,采用染整整理技术和静电纺丝技术制备了检测硫化氢的功能纺织品,主要研究内容有:(1)用氯磺酸对硅胶进行改性,制成了磺酸硅胶(SSA),在此基础上用硝酸银对SSA进行修饰,制备了Ag-SSA,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、元素分析(ICP)等表征方法对制备的Ag-SSA进行表征,结果表明:硅胶表面出现了磺酸基团,银离子成功接枝到了SSA上,Ag-SSA中Ag的元素含量为52.40mg/g。在不同pH值的条件下Ag-SSA对硫离子有明显的变色现象,ag-ssa可作为硫离子的变色检测,能用于纺织品对硫化氢等有毒气体变色检测的原材料,为开发气体敏感性染料提供了新思路。(2)通过超声整理方法,将ag-ssa整理到纯棉织物上,实现了天然纺织品检测硫化氢的功能。ag-ssa整理纯棉织物时相对织物的最佳用量为50%,此时,纯棉织物对ag-ssa的负载率约为7.6%。扫描电子显微镜显示,经过ag-ssa整理的棉织物表面附着了一层ag-ssa颗粒,经过水洗后,仍有ag-ssa颗粒附着,因此所采用的超声整理技术具有良好的稳定性;测色配色仪datacolor650显示,纯棉织物经过ag-ssa整理,检测不同浓度梯度的硫化氢后,纯棉织物的变色k/s值范围为0.5-6.7,硫化氢最低检测理论含量为320μg/kg,因此检测硫化氢的基质转移到了纺织品上,为便携式检测硫化氢等有害气体提供了可借鉴的方法;织物力学性能测试显示,经过ag-ssa整理后,纯棉织物的力学性能没有发生明显变化,因此具有检测硫化氢功能的纺织品具有便携性、可穿戴性的优点;经过ssa整理的纯棉织物失重相对于ag-ssa整理过的纯棉织物高,说明银离子封闭了磺酸根离子,提高了棉织物的热稳定性能。(3)探究了ag-ssa与pva的静电纺工艺,通过静电纺丝技术成功制备了pva/ag-ssa混纺纳米纤维膜,用于检测硫化氢气体,并通过一系列的表征手段对得到的混纺纳米纤维进行表征分析。得到如下结论:通过对pva纺丝液浓度的研究,确定pva的最佳用量约为9%,并探讨了pva与ag-ssa的混纺纺丝液的配比,确定了纺丝的混纺配比参数约为9%pva与7%ag-ssa。通过sem观察发现ag-ssa的添加对PVA纤维的形貌无不良影响,Ag-SSA在PVA纤维中分散良好,对检测硫化氢气体的稳定性提供了一定的保障。通过FTIR和XRD表征,可以证实SEM图像中分散在PVA纤维中的白色物质为Ag-SSA。在FTIR图谱中出现了Ag-SSA的特征基团的峰,在XRD图谱中同样出现了银离子的衍射峰。通过FESEM能谱分析,表明了PVA/Ag-SSA静电纺纤维中出现了C、O、S、Ag、Si等元素,进一步证实了混纺的成功。通过Datacolor 650测试PVA/Ag-SSA静电纺纤维检测不同浓度的硫化氢气体前后的颜色变化,表明了PVA/Ag-SSA静电纺纤维能实时检测出最低含量为10 ppm(v/v)的硫化氢气体,人体裸眼能观察到的硫化氢检测极限为50 ppm。PVA/Ag-SSA静电纺纤维检测了人体呼出气体的其他成分,发现其变色未像硫化氢气体那样敏感,表明制备的PVA/Ag-SSA静电纺纤维检测硫化氢气体有一定的稳定性。