阳离子溶胶的制备及其应用性能的研究

论文摘要

利用溶胶-凝胶技术可以在各种纺织品上形成透明的、粘附性强的金属或非金属氧化物薄膜。将溶胶-凝胶技术用于织物的固色处理上,对染料分子有着良好的“锚固”作用,既可以不同程度的改善阴离子染料的颜色性能,提高织物的色牢度,又能够减轻印染的水污染,提高我国纺织品在国际上的竞争力。本课题主要是借鉴阳离子固色剂的理论基础,依据溶胶制备的基本原理,利用溶胶-凝胶法来制备阳离子溶胶,并将其应用于染色和喷墨织物印花中,以改善织物的各项应用性能。以正硅酸乙酯为前驱体制备出一种酸性阳离子溶胶。在溶胶制备研究中,探讨了反应物配比和制备条件对溶胶性能的影响。通过调整阳离子物质、前驱物、催化剂、水和乙醇的比例,制备了不同性能的阳离子溶胶,考察了各反应物的配比与溶胶体系粘度和凝胶时间的关系,所制溶胶的粒径约为2.6nm,通过FT-IR红外光谱仪分析了溶胶的化学结构。通过探讨阳离子溶胶体系在酸、碱、电解质及热等环境中的稳定性,得出该溶胶体系耐酸稳定性优良,在100g/l的盐酸溶液中仍然具有优良的流动性;该溶胶体系对碱非常敏感,当NaOH的用量为80g/L时,1h后体系快速凝胶,稳定性明显下降,耐碱性非常差;溶胶体系所处的温度环境与其稳定性关系密切,温度越高,胶粒的聚沉速度越大,胶体越不稳定;电解质对所制阳离子溶胶稳定性的破坏作用较缓和,当NaCl的用量为0.2mol/l时,体系在8d后出现凝胶,一般而言溶胶体系的凝胶时间随着电解质溶液用量的增加而缩短。讨论了阳离子溶胶体系在织物固色工艺中的应用。通过对处理前后活性染料染色织物和喷墨印花织物摩擦、皂洗和日晒牢度的测试,表明经阳离子溶胶处理后,印花织物的表观得色量增加,颜色变深,色彩饱和度稍有降低,色光影响较小;溶胶处理能够提高印花织物的摩擦牢度和水洗牢度,改善作用在半级以上;处理后织物的弯曲刚度和弯曲滞后矩均有增加,表明柔软度有所下降。采用复合溶胶对染色棉织物的日晒性能进行了研究,实验结果表明:经复合溶胶处理后,染色棉织物的日晒性能得到了有效的改善。经复合溶胶处理后,染色棉织物的色光基本没有发生变化;溶胶对染色棉织物耐日晒性能的改善作用与棉织物染色深度有关,对浅色织物的改善作用较深色织物显著;随着日晒时间的延长,经溶胶整理织物的耐日晒性能越强,对于活性大红B-3G染料染色的织物,日晒120h小时前后色差可提高50%;同时,复合溶胶处理后,染色棉织物的摩擦牢度和水洗牢度也得到提高,均在半级左右。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 溶胶-凝胶技术概述
• 1.1.1 溶胶-凝胶法的概念
• 1.1.2 溶胶-凝胶法的基本原理
• 1.1.3 有机-无机复合溶胶的原理
• 1.1.4 溶胶-凝胶法的工艺过程
• 1.1.5 溶胶-凝胶技术的特点
• 1.1.6 溶胶-凝胶技术的应用
• 1.2 溶胶-凝胶技术在纺织品中的应用
• 1.2.1 增深作用
• 1.2.2 固色作用
• 1.2.3 改变织物表面的光学性能
• 1.2.4 改变织物的表面性能
• 1.2.5 制备有生物活性的织物
• 1.2.6 羊毛的防缩绒整理
• 1.3 纺织品固色剂的发展
• 1.3.1 纺织品固色剂概况
• 1.3.2 固色剂的固色机理
• 1.3.3 固色剂的要求
• 1.3.4 固色剂的类型
• 1.4 本课题的目的和意义
• 第二章 阳离子溶胶的制备
• 2.1 实验材料和仪器设备
• 2.1.1 实验药品与试剂
• 2.1.2 实验设备与仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 溶胶的制备
• 2.2.2 反应物配比对溶胶性能的影响
• 2.2.3 反应条件对溶胶性能的影响
• 2.2.4 粒径
• 2.2.5 傅立叶变换红外光谱
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 酸的用量对溶胶性能的影响
• 2.3.2 水的用量对溶胶性能的影响
• 2.3.3 乙醇的用量对溶胶性能的影响
• 2.3.4 阳离子物质的用量对溶胶性能的影响
• 2.3.5 偶联剂的用量对溶胶性能的影响
• 2.3.6 反应温度对溶胶性能的影响
• 2.3.7 反应时间对溶胶性能的影响
• 2.3.8 溶胶粒径
• 2.3.9 FIRT 光谱
• 2.4 小结
• 第三章 阳离子溶胶稳定性能研究
• 3.1 实验材料和仪器设备
• 3.1.1 实验药品与试剂
• 3.1.2 实验设备与仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 溶胶的制备
• 3.2.2 溶胶耐酸稳定性的测定
• 3.2.3 溶胶耐碱稳定性的测定
• 3.2.4 温度对溶胶稳定性的影响
• 3.2.5 电解质对溶胶稳定性的影响
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 溶胶耐酸稳定性
• 3.3.2 溶胶耐碱稳定性
• 3.3.3 溶胶耐热稳定性
• 3.3.4 溶胶耐电解质稳定性
• 3.4 小结
• 第四章 阳离子溶胶对喷墨印花织物固色性能的影响
• 4.1 实验材料和方法
• 4.1.1 实验药品与试剂
• 4.1.2 实验设备与仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 阳离子溶胶的制备
• 4.2.2 喷墨印花的工艺
• 4.2.3 溶胶改性染色棉织物整理工艺
• 4.2.4 耐洗牢度
• 4.2.5 耐摩擦牢度
• 4.2.6 K/S 值
• 4.2.7 织物手感
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 阳离子溶胶浓度对印花织物水洗变色率的影响
• 4.3.2 阳离子溶胶处理对印花织物颜色的影响
• 4.3.3 阳离子溶胶处理对印花织物牢度的影响
• 4.3.4 水洗温度对阳离子溶胶处理前后织物水洗变色率的影响
• 4.3.5 织物手感
• 4.4 结论
• 第五章 复合溶胶对棉织物日晒性能的影响
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验药品与试剂
• 5.1.2 实验设备与仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 复合溶胶的制备
• 5.2.2 活性染料染色工艺
• 5.2.3 溶胶改性染色棉织物整理工艺
• 5.2.4 织物耐光性能的测试
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 复合溶胶对染色织物色光的影响
• 5.3.2 复合溶胶对不同染料浓度染色织物日晒性能的影响
• 5.3.3 复合溶胶浓度对织物日晒性能的影响
• 5.3.4 日晒时间对复合溶胶处理织物日晒性能的影响
• 5.3.5 溶胶固色机理分析
• 5.4 结论
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文