溶胶—凝胶技术在纺织品功能整理上的应用与研究

论文摘要

溶胶-凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而形成氧化物或其它化合物固体的一种技术。作为一种材料制备的方法，该技术在许多方面得到了广泛应用，如制备玻璃、纤维、粉末、薄膜、涂层、复合材料等，但在纺织上的应用研究刚刚起步。本论文从溶胶-凝胶法的基本原理出发，制备不同的溶胶，采用浸轧、预烘、焙烘等常用工艺，将该方法应用到纺织品后整理上，赋予纺织品多种功能。实验结果表明：溶胶-凝胶技术用于纺织品整理不仅具有可行性，而且有着广阔的发展空间。溶胶-凝胶法处理可在织物表面形成复杂的三维网络结构。利用这一特性，制备不同性质的溶胶。将溶胶-凝胶技术用于织物的功能整理，既能赋予织物抗紫外、抗静电、抗菌、产生负离子、提高染料色牢度等特殊的功能，又能提高了产品附加值，增强我国纺织品在国际上的竞争力。本论文制备了钛溶胶并用于棉织物的抗紫外整理，实验结果表明：经钛溶胶处理过的棉织物拥有优异、持久的抗紫外性能；同时结合荧光增白剂VBL和自制聚丙烯酸酯低温粘合剂的使用，不但可以弥补钛凝胶对UVA区紫外光吸收不足的缺点，使棉织物抗紫外能力进一步大幅度提高，而且克服了织物泛黄现象，改善了织物的强力；一系列处理后，棉织物不但拥有优异、持久的抗紫外性能，且手感、强力、透气性等性能无明显变化。本论文制备了硅水溶胶用于涤纶织物的抗静电整理，实验结果表明：经硅水溶胶处理后，涤纶织物的静电压、静电半衰期、比电阻都大幅度下降，抗静电性能显著提高，且手感、强力、白度等各项性能无明显变化。本论文将制备的硅水溶胶和钛水溶胶按照不同摩尔比复合对直接染料进行固色处理。实验结果表明：当Si／Ti=14：1（摩尔比）时对直接染料有较好的固色效果，湿牢度普遍提高；同时发现硅水溶胶对直接黑GF有着明显的固色和增深作用。经溶胶-凝胶整理后，直接黑GF的各项色牢度显著提高，色深曲线较处理前有较大幅度的提高，增深效果使得用较少的染料染得较浓的黑色成为可能。本论文对溶胶-凝胶技术在纺织上的其它应用进行了初步探索，如抗菌、拒水、产生负离子等。实验结果表明：经钛溶胶处理过的棉织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌三种常见菌具有很好的抗菌效果：经钛水溶胶处理后的棉织物具有较好的拒水效果，接触角达130°；经硅、钛溶胶处理的棉织物能够释放大量负离子，起到净化空气和保健人体的作用。本论文对硅水溶胶和钛水溶胶的制备条件，以及溶胶-凝胶技术用于纺织品整理的工艺条件进行了初步探讨，确定了较为合适的溶胶制备条件和整理工艺。本论文利用激光粒度仪对溶胶的粒径进行了表征；采用扫描电镜、原子力显微镜观察凝胶在织物表面的形貌状态；采用红外光谱仪、热失重分析仪、DSC分析仪对经过硅、钛溶胶处理的织物以及硅、钛凝胶粉末分别进行了表征测试，并对溶胶-凝胶法抗紫外、抗静电、固色、抗菌和产生负离子的机理做了初步的研究探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1 溶胶-凝胶技术介绍
• 1.1 溶胶-凝胶法的化学原理
• 1.2 溶胶-凝胶技术的工艺过程
• 1.3 溶胶-凝胶技术的特点
• 1.4 溶胶-凝胶技术的应用
• 2 溶胶-凝胶技术在纺织品上的应用
• 2.1 改变织物的表面性能
• 2.2 改变织物的光学性能
• 2.3 用于羊毛的防缩绒整理和提高其保水性能
• 2.4 改善染料的牢度
• 2.5 制备有生物活性的织物
• 2.6 用于纺织品的改性处理
• 3 本课题研究内容
• 参考文献
• 第2章 溶胶-凝胶技术对棉织物的抗紫外性能研究
• 1 概述
• 2 实验部分
• 2.1 实验仪器
• 2.2 实验药品
• 2.3 实验试样
• 2.4 实验方法
• 2.5 测试方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 钛水溶胶制备的影响因素
• 3.2 棉织物的钛水溶胶抗紫外整理工艺确定
• 3.3 钛溶胶对棉织物的抗紫外作用
• 3.4 硅水溶胶对棉织物的抗紫外作用
• 3.5 荧光增白剂VBL对棉织物的作用
• 3.6 聚丙烯酸酯低温粘合剂对棉织物抗紫外性能的影响
• 3.7 钛溶胶对涤纶和锦纶抗紫外性能的影响
• 3.8 溶胶-凝胶法处理对织物性能的影响
• 3.9 抗紫外机理
• 4 结论
• 参考文献
• 第3章 钛溶胶性能表征及研究
• 1.概述
• 2 实验部分
• 2.1 实验样品
• 2.2 样品制备
• 2.3 织物样品
• 2.4 实验方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 钛溶胶粒径分析
• 3.2 钛溶胶紫外-可见光吸光度分析
• 3.3 扫描电子显微镜图像分析
• 3.4 原子力显微镜图像分析
• 3.5 红外谱图分析
• 3.6 热分析
• 3.7 X衍射分析
• 4 结论
• 参考文献
• 第4章 溶胶-凝胶技术对涤纶的抗静电性能研究
• 1 概述
• 2 实验部分
• 2.1 实验仪器
• 2.2 实验药品
• 2.3 织物
• 2.4 实验方法
• 2.5 测试方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 硅水溶胶制备的影响因素
• 3.2 GPTS和APTS水溶胶制备工艺的确定
• 3.3 硅溶胶对涤纶织物抗静电性能的影响
• 3.4 溶胶-凝胶法处理对织物的性能的影响
• 3.5 溶胶性能表征及其抗静电机理初探
• 4 结论
• 参考文献
• 第5章 溶胶-凝胶技术对直接染料的固色研究
• 1 概述
• 2 实验部分
• 2.1 实验仪器
• 2.2 实验药品
• 2.3 直接染料
• 2.4 织物
• 2.5 实验方法
• 2.6 测试方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 硅钛复合水溶胶对染料的固色作用
• 3.2 硅钛复合水溶胶处理对织物性能的影响
• 3.3 硅水溶胶处理对直接黑GF染料的固色增深作用
• 3.4 硅水溶胶处理对织物性能的影响
• 3.5 固色机理初探
• 4 结论
• 参考文献
• 第6章 溶胶-凝胶技术在其它方面的应用
• 1 概述
• 2 实验部分
• 2.1 实验仪器
• 2.2 实验药品
• 2.3 织物
• 2.4 实验方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 抗菌整理
• 3.2 负离子效应
• 3.3 拒水整理
• 参考文献
• 第七章 结论与展望
• 附录
• 致谢
• 博士期间工作成绩及所获奖励