222nm准分子紫外光源对涤纶织物表面改性的应用研究

论文摘要

当前国际国内市场对功能纤维及其纺织品需求日益增长,同时对清洁生产和环保的要求也越来越严格,需要一种简单、有效、环保的表面处理新方法。准分子紫外光源是一种仅有十几年历史的新型、高强度、非相干性、单色紫外光源,与常规的紫外光源如低气压、中、高压汞灯,氙弧灯等相比较,准分子紫外光源的强度是前者的数十倍,发射光谱是带宽为10nm的狭谱带,可制成高效率低成本的功能纤维及其纺织品连续化无水处理设备。本文首先采用222nm准分子紫外光源直接单面和双面辐照涤纶织物,测试其吸湿、染色及织物力学性能的变化。结果表明辐照处理能显著提高涤纶织物的吸湿和染色性,但经长时间辐照,织物强力略有下降,并伴有黄化现象。通过红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对辐照处理后涤纶织物表面物理形态及化学变化进行表征。FTIR光谱显示15分钟辐照后没有新的特征峰出现,说明辐照后涤纶织物的主体化学性质没有变化,改性只限于表面;XPS测试结果表明,随着辐照时间的延长,涤纶织物表面氧元素的相对含量增加,碳元素相对含量减少,C-C基团含量随着辐照时间的延长而减少,C-O基团变化不太明显,但在辐照时间60秒时含量最大,C=O基团随着辐照时间延长而增加。从SEM照片可以看到经过15分钟的辐照后涤纶织物表面变得粗糙,表明准分子紫外光源通过光分解对涤纶织物产生刻蚀作用。XRD研究结果表明涤纶织物经过15分钟辐照后,结晶结构发生变化,晶面间距变小。接着采用222nm准分子紫外光源对涤纶织物进行丙三醇-1-烯丙基醚（GAE）液相接枝,测试织物的吸湿性。通过正交实验和单因素分析得到最佳接枝工艺,XPS测试结果表明涤纶织物表面氧元素、C-H基团和C-C基团含量增加,证明有GAE接枝到涤纶织物表面。最后对涤纶织物表面接枝油酸修饰的磁性Fe3O4纳米粒子,得到的磁性涤纶织物具有良好的耐水洗性。采用透射电镜（TEM）对制备的磁性纳米粒子粒径进行表征,结果表明绝大部分磁性纳米粒子粒径小于10nm;红外光谱仪（FTIR）对油酸修饰的磁性纳米粒子的化学结构进行表征,结果显示Fe3O4和油酸有化学键结合,形成了核（无机Fe3O4颗粒）壳（有机物油酸）结构的球体;扫描电镜（SEM）表征了及接枝后的涤纶织物表面形态。显示涤纶织物表面有较多的纳米颗粒。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 准分子的物理概念
• 1.3 准分子紫外光源产生的方法
• 1.3.1 产生方法
• 1.3.2 222nm准分子紫外光源发生过程
• 1.4 准分子紫外光源应用前景
• 1.4.1 紫外光灭菌
• 1.4.2 辐射交联
• 1.4.3 辐照催化氧化
• 1.4.4 辐照接枝
• 1.4.5 引发薄膜增长
• 1.5 准分子紫外光源用于涤纶织物表面改性的进程及原理
• 1.5.1 涤纶织物品功能性改性的研究进程
• 1.5.2 准分子光源在纺织品改性中的研究进程
• 1.5.3 准分子光源对高聚物材料改性的原理
• 1.6 磁性纺织品的开发与研究
• 1.7 课题研究的意义和目标
• 第2章 准分子紫外光源对涤纶织物亲水性及染色性的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料和设备
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 测试方法
• 2.3.1 亲水性测试方法
• 2.3.2 织物染色深度（K/S值）测试
• 2.3.3 白度测量
• 2.3.4 力学性能测试
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 准分子紫外光处理对涤纶表面润湿性能的影响
• 2.4.2 准分子紫外光源辐照处理对涤纶织物的染色性影响
• 2.4.3 准分子紫外光处理对涤纶表面白度的影响
• 2.4.4 织物力学性能分析
• 2.4.5 小结
• 第3章 准分子紫外光源辐照后涤纶织物表面物理化学变化
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料、设备
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 测试方法
• 3.3.1 扫描电镜（SEM）测试
• 3.3.2 红外光谱（FTIR）测试
• 3.3.3 光电子能谱（XPS）测试
• 3.3.4 X射线衍射（XRD）测试
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 辐照后表面物理结构的变化
• 3.4.2 辐照后表面化学变化
• 3.4.3 辐照后涤纶织物结晶体结构的变化
• 3.4.4 小结
• 第4章 准分子紫外光对涤纶纤维表面接枝的处理
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料与设备
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 测试方法
• 4.3.1 光电子能谱（XPS）测试
• 4.3.2 红外光谱（FTIR）测试
• 4.3.3 透射电镜（TEM）测试纳米粒子的粒径分布
• 4.3.4 扫描电镜（SEM）观察
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 影响接枝的因素及接枝效果分析
• 4.4.2 光电子能谱（XPS）测试
• 4.4.3 油酸修饰的四氧化三铁透射电镜分析
• 4.4.4 油酸修饰的磁性四氧化三铁红外光谱分析
• 4.4.5 接枝磁性纳米颗粒后的涤纶织物表面SEM分析
• 4.4.6 磁性涤纶织物的直观分析
• 4.4.7 小结
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢