纺织品上静电自组装SiO2/PEI薄膜结构生色研究

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiaozhang781209
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目前使纺织品产生颜色的主要途径是通过在纺织品上施加有色物质(染料或颜料)来实现,而结构色的产生无须任何化学着色剂的存在,并具有高亮度、高饱和度、虹彩效应、永不褪色等优点。本课题依据薄膜干涉结构生色原理,利用静电自组装法在纺织品上构建结构色薄膜,研究不同织物的组装条件,分析结构色薄膜的形态结构和光学特性及其影响因素,探讨结构色的生色机理,建立薄膜的自组装过程模型,为开发纺织品的生态着色技术提供一定的理论和实践基础。本论文主要开展了以下四方面的研究工作:1.不同织物上SiO2/PEI结构色薄膜组装条件的研究:以典型的合成纤维织物涤纶和天然纤维织物蚕丝为基质材料,研究其表面结构与性质对薄膜组装效果的影响,通过评价不同组装条件下纤维表面SiO2纳米粒子的分布情况,确定适宜不同织物的组装条件;2. SiO2/PEI薄膜的构建及影响其光学特性和结构生色因素的研究:将SiO2纳米粒子和PEI聚电解质交替组装到织物上以构建结构色薄膜,利用数码相机、多角度分光光度仪、DGI数慧眼系统等分析表征织物的结构色,研究纳米粒子的粒径、组装周期数、观察角度等因素对结构色的影响,结合薄膜的形态结构特点,分析结构色的生色机理;3.不同组装周期SiO2/PEI薄膜形态结构及组装过程的研究:应用场发射扫描电子显微镜观察不同组装周期薄膜中纳米粒子的分布状态,分析薄膜的组装过程及组装驱动力;4.不同织物上SiO2/PEI薄膜结构生色差异性的研究:对比涤纶和蚕丝织物的结构色,分析两者的差异及其造成差异的内在因素。研究结果表明:1.纤维/织物表面形态结构、亲水性和带电性等方面的差异影响PEI分子和SiO2粒子在其表面的吸附和组装,适宜本研究所用涤纶织物的组装条件为:先浸渍PEI溶液再浸渍SiO2分散液,浸渍每一组装液后水洗3次,组装液浓度为0.5wt.%PEI溶液和0.2wt.%SiO2分散液。相比于涤纶织物,蚕丝织物需增加水洗次数到5次,降低PEI组装液的浓度到0.1wt.%。2.涤纶和蚕丝织物的结构色随薄膜组装周期数、组装纳米粒子粒径和观察角度的变化而变化,薄膜的光学性质和形态结构共同支持静电自组装构建的SiO2/PEI薄膜为有机/无机复合的均一多孔薄膜,其结构生色机理符合单层薄膜干涉生色理论。3. PEI与SiO2之间的静电引力驱动薄膜的自发组装和纵向增长,静电引力和斥力的共存体系驱使薄膜形成错层增长的多孔膜结构,并以此建立自组装过程模型。4.蚕丝和涤纶纤维表面形态结构和内部微结构及纤维集合体形态结构的差异影响两种纤维/织物表面SiO2/PEI薄膜的选择性相长干涉光,以致蚕丝织物结构色的鲜艳度、亮度和虹彩效应不及涤纶织物结构色。
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