Tio2 / la (iii)复合纳米粒子制备防紫外防黄变真丝织物

苏州大学中国纺织服装工程学院盐城工业技术学院纺织工程系盐城224005苏州215123中国3江苏盐城工业技术学院生态纺织工程技术研究开发中心盐城224005

采用分散 tio2 / la (iii)复合溶液对真丝织物进行整理，以开发防紫外线、抗黄变的真丝织物。 采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拥有属性红外光谱、 x 射线衍射和紫外透射率等测试手段，研究了处理后丝织物的形态、微观结构、防紫外线性能和白度等傅里叶变换。 此外，还对其紫外线防护机理进行了探讨。 结果表明: tio2 / la (iii)复合粒子分散均匀。 Tio2 / la (iii)颗粒不仅可以在真丝织物表面进行处理，而且可以成功地进入真丝织物内部。 傅里叶变换红外光谱和 x 射线衍射结果表明，真丝织物与复合粒子之间存在氢键，处理后的真丝织物与未处理的真丝织物相比，结晶度降低。 经 tio2 / la (iii)处理的真丝织物的紫外线防护系数明显高于未处理的真丝织物。 二氧化钛处理真丝织物的主要紫外线屏蔽作用是吸收。 La (iii)处理的 sf 具有较差的紫外屏蔽效果，但有一定的反射和吸收。 关键词: 真丝织物，tio2，la (iii) ，紫外线防护，耐黄变，晶体结构

由蚕丝生产的丝绸，历来被称为“纺织女王” ，由于其固有的优雅光泽，环境友好，柔软光滑的质地，以及极好的柔韧性和机械强度，被广泛应用于纺织和服装领域。 然而，与合成纤维相比，真丝织物仍然存在一些固有的缺点，如微生物引起的起皱、变形甚至退化[1-3]。 此外，光致老化和黄变是影响 sf [4,5]最终用途的最重要的缺陷之一。 如今，除了舒适和时尚的基本要求之外，全球纺织业的发展趋势是开发和生产具有高附加值的功能性纺织品，如抗老化性能、紫外线防护、抗菌性能和自洁能力[6]。 由于臭氧空洞和环境污染，全球紫外线辐射和皮肤癌的发病率增加。 病人累积的紫外线暴露是诱发皮肤癌的重要原因[7-9]。 因此，全世界人民都迫切需要抵制紫外线。 人们通常依靠衣服来防晒。 近年来，功能结构的发展在学术界和工业界都引起了极大的兴趣。 采用纳米功能材料涂层织物是克服其固有缺陷，在最终产品中引入新的性能的有效方法。 大量的纳米粒子和功能材料(包括 tio2、 zno、 mgo、羟磷灰石、壳聚糖、纳米银和天然粘土矿物)被用来改性织物表面，从而在某些方面改变了织物的性能或提高了织物的性能[10-14]。 在人们关注健康和卫生的时代，无毒高效的 tio2材料引起了人们对其独特的有效性能(如光学性能、良好的热稳定性、长期使用寿命、无毒性、高光催化活性)的极大兴趣。 此外，由于 tio2具有吸收紫外线和透射可见光的能力，它已经被用作防晒化妆品中的紫外线过滤物质[15]。 最近，一些研究报道了廉价的纳米二氧化钛在不同纺织材料表面改性中的潜在应用[16-19]。 有报道表明，纳米 tio2处理后的丝素蛋白的抗紫外线和防黄变性能优于未处理的丝素蛋白。 但整理后织物的紫外线透过率仍高于5% 。 根据紫外线防护标准，只有织物的紫外线防护系数(upf)大于50，紫外线透过率小于5%)才能定义为防紫外线纺织品[4,20]。 为了克服纳米 tio2的缺陷，将稀土(la (iii))引入到 tio2 / la (iii)复合纳米粒子的制备中。 稀土元素是一种典型的金属元素，由于其独特的性能，稀土元素的活性仅次于碱金属，稀土元素可以改善织物的白度、强度、手感和柔软度[21]。 本工作的目的是制备 tio2 / la (iii)复合材料，然后用 tio2 / la (iii)复合材料溶液处理 sf，采用浸渍法对 sf 进行紫外线防护。 采用透射电子显微镜(tem)、扫描电子显微镜(sem)、傅里叶变换红外光谱(ftir)、 x 射线衍射(xrd)和紫外透过率分析仪等手段对 tio2 / la (iii)复合粒子的分散性、形貌、微观结构、紫外线防护和白度进行了研究。 此外，还对紫外线的防护机理进行了探讨

金红石型纳米 tio2材料从江苏海河纳米材料有限公司购得。 真丝织物的经纬密度: 420 / 10cm 350 / 10cm，经纬密度: 1818tex)由苏州华丝丝绸有限公司生产，上海化学试剂有限公司生产聚丙烯酸钠和冰醋酸。 Tio2 / la (iii)复合处理溶液的制备和处理 sf 对纳米 tio2 / la (iii)复合溶液所采用的实验技术如下: 在聚丙烯酸钠水溶液中加入浓度为25g / l 的纳米 tio2和浓度为4g / l 的 la (iii) ，得到 tio2 / la (iii)复合溶液。 用冰醋酸调节 tio2 / la (iii)复合溶液的 ph 值至 ph7，然后在40 °c 下继续搅拌(150 rpm / min)15 min。 最后用超声振荡法(超声功率80%)处理溶液30min，得到纳米 tio2 / la (iii)复合溶液。 采用纳米 tio2 / la (iii)复合溶液(浴比为1:50) ，恒速搅拌(100rpm / min) ，在30oc 下浸泡 sf (尺寸为1010cm)30min，然后用自来水多次冲洗，去除不固定物。 采用室温自然干燥法制备纳米 tio2 / la (iii)复合材料，研究了纳米 tio2 / la (iii)复合材料的力学性能。 工序流程如图1所示。 以纯 tio2处理的 sf 为对照，处理工艺与 tio2 / la (iii)处理的 sf 相同。 样本(尺寸为510厘米) ，放入 aatcc 标准洗衣机，以150毫升0.15% (w / v) wob 洗涤剂溶液在49 °c 下洗涤5次。 然后，样品在环境温度下风干，表征 tio2 / la (iii)复合粒子尺寸和分散度的平均值，定义为粒径分布的相对宽度，用 hpps 5001粒径分析仪(英国马尔文)测定动态光散射(dls)。 Tio2 / la (iii)复合粒子的形态拥有属性为 tem (hitachi-600)。 利用扫描电子显微镜(s4700)对未处理和功能化的表面活性剂进行了表征。 在分析前，把金涂在电导率样本上，以提高分析效果。 采用系列分光光度计(nicolet 5700，pe lo。 在4000-400厘米-1的光谱区域。 采用广角 x 射线衍射仪(d / max 2027，日本理学公司)在扫描速度为2 o / min 的条件下测量了 sf 样品的 x 射线衍射。

采用德国欧司朗公司的 uv-220灯(400w)在 uva (320-400nm)照射48h 后，用美国 datacolsf600(datacolsf600)测定了 sf 样品的白度，并根据 aatcc 110-05和 gb / t8424.2-2001(纺织品相对白度的色彩仪器评定试验) ，用 d65蚂蚁和10位观察员测定了 sf 样品的白度。 样品的白度指数(w10)用方程式(1)计算: w10 y10 800(0.3138-x10) 1700(0.3310-y10)(1)其中 w10为白度值或指数; y10、 x10、 y10为样品的色度坐标，0.3138和0.3310分别为 x10、 y10的色度坐标。 与初始白度相比，白度下降的速率表示为白度下降的百分比。 利用紫外线透射分析仪(美国 labsphere uv 2000s) ，按照13758-2001和 gb / t 18830-2009(纺织品太阳紫外线防护性能评价)测试织物的紫外线防护系数(upf)和紫外线透过率。 利用积分球紫外 / 可见光谱仪(uv 3010)测试了 sf 织物(尺寸为55cm)的反射光谱和透射光谱。 根据方程(2)测定了涤纶织物的吸收光谱。 吸光度(%)1- 透射率(%)-反射率(%)

纳米 tio2 / la (iii)复合粒子的分散性本文以纳米 tio2 / la (iii)复合粒子的分散稳定性为基础，确定了纳米 tio2 / la (iii)复合粒子的最佳分散条件

图2。 Tio2 / lacl3复合纳米粒子(a)、 tio2 / lacl3复合纳米粒子(b)和 tio2 / lacl3复合纳米粒子(c)的透射电镜图像。 生产。 实验部分给出了优化条件(以单因素试验为基础)。 纳米材料的分散稳定性可以通过纳米粒子的形态、分布和大小来拥有属性。 图2(a)显示 tio2颗粒的透射电镜图像，从图2(a)可以看出 tio2颗粒表现出相对均匀的分化。 然而，也可以观察到一些团聚体。 图2(b)展示了 tio2 / la (iii)复合粒子易于区分的 tem 图像。 观察发现 tio2 / la (iii)复合粒子分散均匀，粒子之间没有团聚。 颗粒形貌规则，呈圆形。 从上述结果可以看出，la (iii)的掺杂可能促进 tio2的分散。 图2(c)显示了 tio2 / la (iii)复合粒子分散后的粒径分布。 如图2(c)所示，tio2 / la (iii)复合粒子的粒径分布在80nm ー120nm 之间，tio2 / la (iii)复合粒子的粒径达到纳米级

研究了纳米 tio2 / la (iii)复合粒子处理 sf 的形貌

图3显示了初始 sf、 tio2处理 sf 和 tio2 / la (iii)复合处理 sf 的形态结构的 sem 图像。 如图3(a)及(d)所示，原来未经处理的 sf 表面清洁光滑。 然而，经过处理的 sf 表面覆盖着一层致密的纳米颗粒(图3(b)、(c)、(e)和(f))。 此外，处理过的 sf 表面，特别是 tio2 / la (iii)处理过的 sf 表面，出现了一些附着着许多均匀功能粒子的条纹，这可能是由于稀土(la (iii))对 sf 的活化作用所致。 未经处理和处理的 sf 的横断面形态分别见于图3(g)、(h)和(i)。 结果表明，原来的断面结构紧凑，断面清晰。 然而，在处理后的纤维的横截面上有许多孔隙，许多功能粒子渗透到纤维的内部。 这种现象在 tio2 / la (iii)处理的 sf (图3(i))中更为明显。 以上结果表明，功能粒子不仅可以表面处理，而且可以成功地表面处理到 sf 的内部，纳米粒子对 sf 的形貌和结构有较大的影响。 结果与刘等人的结果相似[22]。

纳米 tio2 / la (iii)复合粒子的红外光谱分析表明，丝素蛋白是丝素蛋白的主要组成成分，红外光谱是蛋白质构象分析的有力而常用的工具，因此在丝素蛋白研究中得到了广泛的应用。 图4显示了原始 sf、 tio2处理 sf 和 tio2 / la (iii)复合处理 sf 的红外光谱。