圖1可見,改性納米TiO2具有明顯的紫外線防護作用,隨其用量的增加,棉織物的抗紫外線效果迅速提高并趨于平穩(wěn)。這是因為納米TiO2的粒徑極小,具有很強的表面效應,而表面效應的大小決定了其抗紫外線性能的強弱。當改性納米TiO2超過一定用量后會發(fā)生自身聚集,導致表面效應下降,因而織物的抗紫外線效果也會受到影響。困此,選擇改性納米TiO2用量為4%。
2.1.2納米TiO2整理焙烘溫度
焙烘溫度對織物紫外線防護性能的影響見圖2。
由圖2可知,隨著焙烘溫度升高,織物抗紫外線性能逐漸增加。焙烘溫度太低,棉織物與改性米顆粒整理劑不能完全反應,UPF值較低。焙烘溫度在160℃左右,棉織物具有較大的UPF值;但焙烘溫度達到170℃時,織物出現(xiàn)泛黃。因此,160℃為最佳焙烘溫度。
2.2改性納米TiO2整理織物的性能
2.2.1織物表面形態(tài)
納米TiO2表面呈親水性,在空氣中極易團聚成大顆粒。當納米TiO2粒徑超過納米級,因納米顆粒表面效應產生的紫外線屏蔽效果便會消失。因此,納米TiO2在織物表面應保證納米級。整理織物的掃描電鏡照片見圖3。
如圖3所示,改性納米TiO2在纖維上具有很好的分散性,且基本都在納米級,保證了其紫外線屏蔽效果。雖有少量團聚,這是由于聚氨酯對納米TiO2改性時,納米TiO2顆粒表面鈦羥基與異氰酸根反應不均勻,少許鈦羥基沒有被封閉而導致納米TiO2顆粒的團聚,此現(xiàn)象更說明納米TiO2容易聚集,較難分散。
2.2.2整理織物染色后紫外線屏蔽效果
改性納米TiO2對纖維的整理過程是脫封異氰酸根與棉纖維羥基發(fā)生親核加成反應,以共價鍵結合。本試驗創(chuàng)新地提出利用同樣具有親核反應性的活性染料對整理后織物再進行染色,進而判斷在活性染料作為親核試劑與纖維發(fā)生親核取代反應過程中,納米TiO2顆粒與纖維的共價鍵是否會斷裂,而導致納米顆粒流失。因此,選擇反應性較強的二氯均三嗪類活性染料(活性紅1)按照1.2.3節(jié)工藝染色,并測試染色后織物的抗紫外線性能,結果見表1。
表1所示,原布染色織物的UPF值較原布高是因為染料活性紅1分子結構中苯環(huán)和萘環(huán)對紫外線的吸收所致。改性納米TiO2整理織物的UPF值較原布有大幅提高是由于納米TiO2對紫外線的吸收、散射、反射所致。整理后再染色織物的UPF值較原布染色織物和納米TiO2整理織物有大幅提高,抗紫外線效果更顯著,這是由于納米TiO2和染料分子結構的雙重抗紫外效果所致。上述結果說明,納米TiO2與纖維以共價鍵形式結合的穩(wěn)定性較好,未因為染色而導致共價鍵斷裂,納米TiO2顆粒不易流失。
2.2.3拉伸性能
整理織物的斷裂伸長率和斷裂強度見表2。
由表2可知,整理后織物的斷裂強度和斷裂伸長率均下降,當納米TiO2用量達到20%,斷裂強力指標迅速下降。經(jīng)改性納米TiO2整理后,棉纖維大分子上
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