纳米技术在羊毛织物功能整理中的应用研究

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羊毛作为天然纤维具有良好的弹性、光泽和保暖性等,历来得到消费者的青睐。然而由于羊毛纤维表面的特殊结构,羊毛制品存在着诸如易毡缩变形、易沾污、易起毛起球等缺陷,既影响服装的外观又影响其穿着舒适等服用性能。因此,改善羊毛制品的抗起毛起球性、拒水拒油性是毛染整领域的研究热点。本课题探索应用纳米技术赋予羊毛织物抗起球性和拒水拒油性。 根据无水乙醇介质中氨水催化水解正硅酸乙酯的单分散溶胶一凝胶原理和方法,制备了不同粒径的二氧化硅溶胶粒子,并讨论了溶胶粒子形成过程中的诸多因素对硅溶胶性能的影响并优化反应条件。采用动态激光粒度(DLS)仪和Zeta电位仪分别研究二氧化硅溶胶粒子性能。结果表明:正硅酸乙酯水解制备的溶胶具有纳米级尺寸,且分布较窄,性能稳定、透明、均一;红外光谱分析了正硅酸乙酯溶胶一凝胶过程中活性溶胶粒子的形成过程和特征。 探索了纳米溶胶-凝胶技术在羊毛织物抗起球整理方面的应用。研究了不同组织结构和不同表面改性对羊毛织物起球性能的影响,以及羊毛表面氯化改性与纳米二氧化硅溶胶的协同作用对羊毛织物抗起球性的影响。为了获得较好的抗起球性能和柔软的手感,优化了织物抗起球整理和柔软整理的工序。结果表明:氯化羊毛先柔软整理再进行二氧化硅溶胶抗起球整理,手感和抗起球性基本能兼顾,织物的起球等级从1.5级提高到3.5-4级,洗涤15次后仍能保持3级。通过扫描电镜(SEM)和衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析了羊毛纤维鳞片微结构和理化性能的变化,初步分析了羊毛起毛起球的原因和纳米溶胶-凝胶法抗起毛起球的机理。 应用低温等离子体处理和化学表面改性技术构建羊毛纳米界面结构,同时研究了羊毛表面改性、纳米化处理与拒水拒油整理的协同作用,并应用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)等现代表面分析技术研究不同改性处理羊毛表面的化学和物理结构特性。结果表明:SEM研究表明经低温等离子体表面改性或特定化学改性后的羊毛鳞片表面呈现纳米尺度的沟槽和凹凸结构。根据Wenzel公式和Cassie and Baxter公式可知表面粗糙度与接触角的关系,进而说明羊毛表面改性对于提高拒水拒油整理效果的原因所在。XPS和FTIR-ATR研究表明,上述物理和化学的表面改性技术使羊毛表面的二硫键氧化断裂和表面类脂物质改性/除去,促进拒水拒油整理剂的吸附和固着。表面改性和拒水拒油整理的协同效应赋予羊毛类荷叶效应,使其呈现超级拒水拒油拒污功能。在优化条件下处理的羊毛织物的拒水级和拒油级分别提高3.5级和6级,并具有丰满柔软的手感和良好的耐洗性。
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