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納米整理劑的作用原理及應(yīng)用工藝研究

來源：印染在線　發(fā)布時間：2015年02月25日

1引言

納米材料一般是指其粒徑的幾何尺寸在１nm~100nm(10-9m~10-7m)之間特殊材料[1]，它具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)使得納米材料的不同粒子不同于常規(guī)材料的特點[2、3]。它可以廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在紡織領(lǐng)域，主要用于功能性產(chǎn)品的開發(fā)上。它可用于生產(chǎn)抗紫外、抗菌防臭[4]、遠紅外、拒水、拒油、拒污、抗靜電、阻燃、抗皺、導(dǎo)電化纖、電磁波屏蔽織物等多種性能優(yōu)異的紡織品[3]，同時也對印染生產(chǎn)加工，優(yōu)化染整工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)高附加值產(chǎn)品起到推動作用。事實上，納米材料在紡織品上的應(yīng)用僅僅開始，還有待進一步開發(fā)應(yīng)用[5]。

目前納米材料應(yīng)用于紡織品主要有以下幾種方法[2、3]：第一種是在纖維的制造過程中，將納米粒子采用溶液共混或熔體共混的方法制得功能性纖維而織成織物，此法得到的織物功能持久，耐洗性強，但無機納米粒子由于比表面積大而易團聚，與高聚物的共混困難，使紡絲不易進行，且易造成絲中應(yīng)力集中，影響使用功能，此外還不適用于天然纖維；第二種方法為采用物理或化學(xué)方法直接對織物進行表面改性，在纖維表面形成納米級的凹凸結(jié)構(gòu)，進而使織物微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，同時使纖維表面化學(xué)基團產(chǎn)生變化，獲得纖維表面物理及化學(xué)結(jié)構(gòu)不同于原纖維的納米界面材料；第三種方法為后整理法，可通過把納米材料分散于整理液中，或用涂層整理，或用納米微乳液等方法處理織物，此法比較簡單易行，可用于多種纖維。德科納米(Texcote)即是將納米微乳液與其它整理劑一起浸軋織物而獲得多種性能的。此納米劑是一個瑞典科學(xué)家小組經(jīng)過十幾年的潛心研究開發(fā)出來的。

2納米整理原理

一般的“三防”整理會使紡織品的表面張力明顯下降，低于6*10-5N/cm，從而小于水的表面張力72*10-5 N/cm和油的20~40*10-5 N/cm[6]，這樣液體在織物表面形成不連續(xù)的液滴，產(chǎn)生拒水、拒油效果。

德科納米(Texcote)整理技術(shù)是通過化學(xué)手段將尺寸在100納米左右的物質(zhì)微粒植入到纖維和面料表層及可及區(qū)間，利用三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)將雙疏納米原料固定于纖維可及區(qū)間（有如魚網(wǎng)的原理）,由于雙疏納米原料是具有拒水、拒油及拒污的物質(zhì)顆粒，可以在纖維形成一個均勻、間隙極其微小的（100納米尺度）保護結(jié)構(gòu)，這種保護結(jié)構(gòu)非常類似于自然界荷葉表面的特有結(jié)構(gòu)。

由于這種保護結(jié)構(gòu)的存在，大幅度地提高了織物表面與外來物質(zhì)接觸時的比表面積，使得常溫、常壓下的水滴、塵埃、細菌、污漬和油滴難以透過間隙進入到纖維和面料內(nèi)部，從而使纖維和面料表現(xiàn)出了特殊的表面作用效果---即納米處理效果的特性。由于形成保護結(jié)構(gòu)的物質(zhì)顆粒極其微小，所以幾乎不改變面料原有的特性（如外形、顏色、舒適度等）。納米應(yīng)用效果的簡單原理見示意圖1：

正如瑞典Ragnander教授（瑞典納米發(fā)明者之一）所說,“它不同于一般衣物外表的防水、防污技術(shù)處理，納米化學(xué)分子將會散播在衣物表面，繼而滲入纖維的內(nèi)層，形成一個無型的交叉保護網(wǎng)。它可以阻止水、油分子的進入，空氣分子可以自由進出。”[7]

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圖1納米處理的簡單原理示意圖

3實驗部分

3.1實驗材料、藥品、儀器

棉織物、毛織物、T/C織物、滌綸織物、德科納米（Texcote）整理液（瑞典）、NI藥劑（輔助藥劑）、配套柔軟劑、肺炎克雷伯氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、醬油、無醛免燙整理劑DKEC、DKEC催化劑、烘箱、軋車、噴淋法測試儀、折皺回復(fù)儀、培養(yǎng)皿、保溫箱、洗衣機、色譜儀、質(zhì)譜儀

3.2工藝流程和工藝條件

3.2.1浸漬法浸漬----去水----烘干---焙烘

浸漬用量：德科納米藥劑20-30g/L,添加劑NI 5-8 g/L

浸漬時間：10-20min(30-400C)

去水：帶液80%

烘干：80-900C

焙烘溫度和時間：140-1500C，8-10min

3.2.2浸軋法浸軋（二浸二軋）---烘干---焙烘

帶液率：80%（化纖60-70%）。

烘干溫度和時間：1300C*3 min。

焙烘溫度和時間：150-1600C*2-3 min(化纖1-1.5 min)。

工作液PH=6-7.5，不需附加催化劑，不需外加酸堿調(diào)節(jié)工作液的PH值。