纳米技术在纺织印染行业中的应用
摘要:纳米材料具有其独特性能,广泛应用于各个领域。该论文首先介绍了纳米技术的概念,然后阐述了纳米技术在纺织材料和印染工艺中的应用情况,最后对纳米技术的发展状况作了进一步总结。 关键词:纳米技术 纺织材料 印染工艺
1 纳米技术的含义所谓纳米技术,是指在0.1100纳米的尺度里,研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,显著地表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术。 .纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。1993年,国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。 2 在纺织材料中的应用近年来,纳米材料的理论和应用研究已取得了重大突破,纳米材料因其特殊的催化活性、强磁性。高光学吸收性、奇特的电学性及卫生保健等特性,已在化纤材料的
开发中发挥出越来越重要的作用。作为化纤用的功能性添加材料光敏三极管,纳米材料的种类已越来越多。下面介绍几种纳米化纤材料。
2.1 纳米碳管纳米碳管是非常优良的导电体,导电性优于铜材, 可作为功能添加剂均匀地分散于化纤纺丝液中,在不同的浓度下,可以制成具有良好导电性能或抗静电的功能性纤维或织物;纳米碳管重量轻、弹性模量高,可作为制作高强高弹纤维的复合添加剂,纳米碳管还具有优良的耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性和耐高热性,作为添加剂可使材料的耐磨性明显提高;纳米碳管作为复合添加剂用于纤维www.shlunwen/和织物,在工业用纺织材料(如航天航空的纺织材料、汽车轮胎帘子线等)领域有着很好的发展前景。此外,纳米碳管可吸附大小适合其内径的任意分子,可用来制造高性能的过滤材料和用作污水处理的高效吸附净化剂;纳米碳管还具有良好的吸波性能,用含纳米碳管粒子的纤维制作的织物具有比一般吸收材料高得多的光吸收率,因此纳米碳管可用于制作特殊用途的吸波防反射织物(如军事隐形织物) 等。 2.2 二氧化钛二氧化钛纳米材料是一种稳定的无毒紫外线吸收剂,通常可被均匀地分散于高分子聚合物材料中,并利用其对紫外线的吸收作用,有效阻止高分子链的降解, 减少自由基
的发生,从而达到耐日晒、抗老化的效果。由于该类无机紫外线屏蔽剂外观为白超微细粉末, 粒径均匀,比表面积大,与纤维的亲www.shlunwen/yuwenjxlw/和性强,添加量小, 对光吸收很强。因而作为添加剂制成的抗紫外化学纤维或织物,不仅可全面抵御UV- A、UV-B对人体的伤害,而且还能反射可见光和红外线,具有遮热功能。此类纤维制成的织物手感柔软,透气凉爽。从目前国外采用上述纳米材料研制生产的抗紫外线化纤品种来看,其织物可广泛地用来制作遮阳伞、篷布和野外工作者的防护服装等。此外,二氧化钛纳米材料的另一个重要作用是作为高效催化剂。由于二氧化钛类的催化剂晶体结构不完善,相对而言键态失配情况严重, 因而存在着大量的活性中心,而这些活性中心在高分子聚合反应体系中可起到高效催化作用。据报道,纳米级胶态金属的催化速度可比非胶态催化剂的催化速度快100倍。
2.3 纳米氧化锌纳米氧化锌是具有抗菌、抑菌、除臭功能的纳米材料。纳米级无机抗菌剂具有热稳定性好、功能持久数字模型www.shlunwen/qichebiyelunwen/、安全可靠的特点,可以共混或复合引入化纤中,制成抗菌化纤。无机抗菌剂常用的有纳米银粒子、铜粒子和银系抗菌剂和光催化抗菌剂。纳米氧化锌光催化杀菌剂,不仅能将细菌清除,同时还能将细菌分泌的毒素分解掉,是前景广阔的新型抗菌材料。上述抗菌功能纳米粒子可作为添加剂加到涤
纶、丙纶、锦纶等化纤中, 赋予各类纤维及其织物抗菌、抑菌、除臭功能。
2.4 金属氧化物具有远红外线吸收功能的金属氧化物纳米材料通常有氧化铝氧化镁、二氧化硅、氧化锌、三氧化二铝、三氧化二锑等。以上述远红外纳米材料为添加剂制成的各种远红外纤维(尤其是远红外丙纶纤维),具有优良保健理疗功能、热效应功能和排湿透气抑菌功能,这类功能纤维的织物,能吸收人体www.shlunwen/mujulunwen/自身向外散发的热量,并能再向人体反射易吸收的波长为4-14um的远红外线,从而可使人体皮下组织中血流量增加有效地改善人体微循环。远红外纤维除了具有反射功能外,还兼有抗可见光、吸收红外线和屏蔽紫外线等功能,因而主要用于保健制品、野外工作服、遮阳伞及装饰用布等。
2.5 奇冰石纳米复合粉具有负离子功能的奇冰石纳米复合粉是由多种天然矿石进行深度加工,并添加纳米二氧化钛等纳米粉体制成。它添加到化纤中,可以制成具有多种保健功能的奇冰石纤维。奇冰石纤维可以产生空气负离子, 发射远红外电磁波,并且释放人体需要的微量元素,因而其织物可广泛用于制作室内装饰布、服装以及汽车内装饰物等。二氧化硅、炭黑、二氧化锡、氧化锌和二氧化钛等www.shlunwen/shuokong/白纳米粉体,通
过与成纤高聚物混合纺丝或通过吸附法及浸渍法覆盖于纤维表面上,可制成白导电纤维织物,主要用于防护服、工作服和装饰性导电材料。
2.6 铅粒子通常即使是低当量的X射线和γ射线,一旦人体受到照射后,就会产生不可恢复的损伤。采用防辐射功能的纳米粉体(如铅粒子)添加到聚合体中进行共混纺丝,可制成具有防辐射功能的纤维材料。
2.7 磁性合金粒子具有磁性功能的纳米材料(由铁、钴、镍等金属与铝、铜、铂中的一种以上的物质组合)在与聚合物共混后,经纺丝可制成具有一定磁场强度的磁性化学纤维。通常这类纤维主要用于磁性卫生保健用品。
3 在印染工艺上的应用涂料印染工艺因具有工艺简单、仿准确、无需水洗等特点,在国外印染加工中得到广泛的应用,所占比重超过50%以上。有关研究成果表明,在涂料印染时, 添加0.3%的纳米级硅氧化物后,可使涂料浆透网性和印制花纹清晰度明显改善,同时可以减少由紫外线引起的变,提高耐日晒牢度0.5级。染整生产中的粘合剂通常采用乳液聚合法制成, 据悉,有人采用特殊的纳www.shlunwen/yylw/米技术合成了纳米级乳液粘合剂,检测对比结果表明,纳米级乳液粘合剂较传统的乳液粘合剂手感柔软、光泽好,耐摩
擦、耐水、耐酸碱、汗渍牢度均高于Oeko-Tex标准1000.5-1级;另外,纳米级乳液粘合剂的机理是,在织物表面其颗粒之间(涂料和粘合剂)是点接触,而没有形成薄膜,由于改变了传统涂料印染技术在织物表面形成一层粘合剂膜 (印花时其膜厚约为5μm)的粘合机理,故染涂料渗透力强,织物对涂料的吸附性好,有效地提高了染牢度。另据资料,苏州大学丝绸学院研究了纳米级TiO2, 取代马来酸酐真丝绸防皱整理中的催化剂作用,克服了传统工艺采用硫酸钾(K2SO48)和次亚磷酸纳 (NaH2PO2)分别作引发剂和催化剂产生的泛黄现象。纳米ZnO微粉具有优越的抗菌、消毒、除臭功能, 因此把纳米ZnO微粉制成功能助剂对天然纤维进行后整理,会获得性能良好的抗菌织物,即使纺织品在使用过程中,抑制以汗和污物为营养源的微生物繁殖,同时也防止了由此释放的恶臭固体啤酒,保持衣服的卫生状态。用纳米助剂浸轧的织物主要用于衬衫、T恤、帽子、男女休闲等要求穿着柔软、舒适的纺织面料。还可采用涂层整理法将纳米浆料在织物表面形成www.shlunwen/lishixue/柔软的功能性涂层,其整理后的产品性能均匀、持久。目前,纳米材料在织物后整理过程中的应用研究刚刚起步,有资料报道,美国把纳米微粒在纺织行业的应用作为研究的方向之一,并开发了含纳米TiO2的抗菌面料云海os;日本的丽人公司已经开始销售纳米材料的织物染整剂。1999怎么做一支解压笔年德国的一家公司通过把纳米粒子涂附在织物表面生产抗菌面料,在1999年的香港世界面料展示会上引起了广泛的关注。
4 结束语纳米材料被认为是21世纪三大支柱的信息、能源和新材料领域中有着极其重要的作用,纳米技术的应用,必将www.shlunwen/ywlw/给纺织印染工业带来新的经济增长点。特别是抗紫外线、远红外纺织的成功开发和应用,为纳米技术在纺织业中的发展奠定了基础。有资料统计,2000 年全球仅纳米材料市场就达到750亿美元,德国科技部预计到2010年,纳米技术市场将达到14400亿美元。专家预言:纳米技术作为尖端科技,不出10年,其市场容量将达到1.5万亿美元,纳米科技将引来21世纪的一次产业革命,继而直接作用于人们衣、食、住、行等各个领域。为迎接“纳米时代”的到来,我国加快了科技和产业化部署,在“十五计划”纲要中,明确提出将发展纳米科技作为“十五”期间科技进步的一项重要任务。据不完全统计,我国有近一半的省和直辖市将纳米材料列入当地“十五”期间的发展规划。2001年初,国家还成立了纳米科技指导协调委员会,负责组织协调全2008年9月纳米技术在纺织印染行业中的应用国纳米科技的研究开发力量,制定有关规则,同年7 月,国务院批准了“国家纳米科技发展纲要”。截至 2001年5月底,我国已有323家纳米企业,并形成了以北京、上海、深圳为中心的三大纳米材料及纳米技术产业带。目前,取得的成果中智能操作票,部分已接近产业化前期水平。目前,纳米抗菌纺织品已www.shlunwen/jsjywlw/大量面世,其发展态势看好,但其安全卫生性的研究远远滞后于产品的开发。今后必须加强这方面的研究工作,使纺织行
业对纳米材料产业形成持续、有效的拉动。同时,我们还要加强纳米纺织品的相关基础研究工作,如用纳米助剂对纺织品进行整理时,纳米粒子在纺织品上的附着率、附着于纤维表面或纤维内部的方式等,目前均尚无有效的表征和测定方法。这势必难以保证纳米纺织品的产品质量,影响纳米纺织品的研发。因此,有效地应用纳米材料和纳米技术,是当前制约纳米材料产业发展的瓶颈,相信纳米技术将在纺织印染领域开辟出一个崭新的天地,更多更好的纳米纺织品将成为21世纪纺织科技的新的亮点。
参考文献 [1]许并社.纳米材料及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2004:64-88 [2]解思深.纳米材料和纳米结构的性能与应用基础 [M].北京:中国科学院物理研究所.2006:45-60 [3]张一心.纺织材料[M].上海:中国纺织出版社, 2005:75-90
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议