發(fā)表論文
亞納米級TiO2加入化纖（滌綸）中制備抗紫外線、抑菌功能紡織品
* 來源: 河北麥森 * 作者: * 發(fā)表時間: 2016-04-29 09:24:24
亞納米級TiO2加入化纖(滌綸)中制備抗紫外線、抑菌功能紡織品
張建平、張川、張千
摘要：將亞納米級二氧化鈦粉體，分散于EG溶液中，經(jīng)過砂磨、離心分離，按照一定比例制備具有抗紫外線、抑菌功能的滌綸纖維，并對成品的抗紫外線性能、抑菌性能進行檢測。關(guān)鍵詞：亞納米級TiO2、滌綸、抗紫外線、抑菌
Abstract：Sub nanometer titanium dioxide powder，Dispersed in EG aqueous solution，After sanding、Centrifugal separation，According to a certain proportion and preparation with UV resistant, antibacterial functional polyester fiber，On the finished product ultraviolet resistance, antibacterial performance testing.
Keywords：nanometer titanium dioxide，Polyester fiber，Ultraviolet resistance，Antibacterial
現(xiàn)代紡織品的方向發(fā)展已朝向多元化和功能化。納米TiO2因具有價廉無毒、粒徑小、比表面積大、催化活性高、吸收性能好，吸收紫外線能力強，表面活性大、熱導(dǎo)性好、分散性好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點而倍受關(guān)注。
河北麥森鈦白粉有限公司利用偏鈦酸法生產(chǎn)得到亞納米級二氧化鈦粉體，與河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院合作，用亞納米級二氧化鈦對滌綸進行整理，整理后的織物抗紫外吸收性能較好，耐洗性較好。而且，TiO2含量越高，紫外光的屏蔽效果越好。同時，利用日光燈作為誘導(dǎo)光源(光照3h/D),對織物的抗菌性進行測試發(fā)現(xiàn)，使用不同濃度的亞納米級二氧化鈦整理后的織物抑菌性能不同，以50g/L加入時抑菌效果最好。
下面就亞納米級二氧化鈦粉體抗紫外機理、PET制備及實驗室實驗進行詳述：
1. 亞納米級二氧化鈦粉體的抗紫外機理
由光學(xué)理論知道，當粒子的粒徑只有光的一半的時候，粒子具有很強的散射能力。河北麥森鈦白粉有限公司生產(chǎn)的亞納米級二氧化鈦粒徑很小(30—40nm)，活性很大，吸收紫外線的能力很強。由于亞納米級TiO2粒子既能散射又能吸收紫外線，故具有很強的紫外線屏蔽性。如在纖維中添加此種粒子，并使得亞納米級TiO2能很好地分散到纖維基體中，就能大大提高纖維抗紫外線能力。
由圖可知，在200至280nm的紫外光區(qū)波長范圍內(nèi)，其發(fā)射光的百分率接近零，粉體對紫外線吸收強烈。而在400至700nm的可見光波段，TiO2對光的反射值很大，其吸收光的程度很小。TiO2對光的吸收強弱與樣品本身的晶態(tài)、界面缺陷、晶面取向及價帶結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。TiO2是n型半導(dǎo)體，其禁帶寬度為3.2eV，屬帶寬隙半導(dǎo)體，其吸收波長閥值在紫外光區(qū)。當一能量大于或等于禁帶寬度的光子射入到TiO2粒子時，粒子吸收了光子，價帶上的電子躍遷到導(dǎo)帶，而使TiO2具有強烈的吸收紫外線的能力并具有光催化作用等。
2.亞納米級二氧化鈦粉體的抗菌實驗
由于普通日光燈光譜中即含有紫外成分，因此實驗中用日光燈作為誘導(dǎo)光源(光照3h/D)，對墨蘭膠孢炭疽菌的抑制作用進行了研究.我們研究了在空白組及不同濃度的亞納米級TiO2溶液中，菌絲的生長速度、孢子數(shù)量以及孢子萌發(fā)率，其中圖2為各個組別孢予在納米粉體溶液中靜置18 h后的萌發(fā)情況。
實驗結(jié)果表明，不同質(zhì)量濃度的TiO2對孢子萌發(fā)有影響，其影響大小依次為50、40、30、60g/L。其中50、40、30g/L明顯抑制孢子萌發(fā)，以50 g/L最為明顯，與空白組相比抑制率分別為80.68%、75.6l%和69.78%，粉體質(zhì)量濃度為
50 g/L時效果最好.其原因是，當質(zhì)量濃度超過一定限度，一方面，粉體在溶液中會分布不均勻，出現(xiàn)團聚，導(dǎo)致光催化效能下降;另一方面，溶液的渾濁度上升，對光的遮蔽力增強，光只能到達溶液表面，溶液內(nèi)部TiO2光激起效率下降，從而使光催化活性降低，因此，粉體的濃度在50 g/L才能得到較理想的抑菌效果。
3.抗紫外、抑菌聚酯(PET)的制備
設(shè)備：反應(yīng)釜：使用壓力100~ 300kPa，配有分離器、真空泵、噴淋器、回收罐、壓力表、溫度計、漿式攪拌器及電機;砂磨機：KSM-20-N;離心機：SS300;3L配料罐帶電機;切料機。
反應(yīng)釜配置如圖3
原料：PTA(中石化) 863g，EG(日本三井) 460g，112g(20% EG溶液)，亞納米級TiO2(河北麥森鈦白粉有限公司)，根據(jù)含量要求提供。
制備過程：
(1)稱取亞納米級TiO2粉體300 g，與1 500 gEG混合打漿，循環(huán)砂磨30 min,然后再離心分級，入混合罐，稱取450gPTA，加入配料罐，攪拌1h，混合打漿，之后置入反應(yīng)釜;
(2)酯化反應(yīng)：關(guān)閉閥門1.3.4，打開閥門2.5,將反應(yīng)釜加熱到260 ℃，壓力設(shè)定為140 kPa(表壓)，反應(yīng)1.5 h;然后將溫度提到263℃，壓力設(shè)定為0.4 kPa(表壓)，反應(yīng)1 h;
(3)縮聚反應(yīng)：開啟真空泵，令真空裝置正常運作，然后關(guān)閉閥門2,5，打開閥門1.3.4，并將反應(yīng)釜溫度提高到275 ℃，壓力設(shè)定為50 kPa(絕對壓力)，反應(yīng)lh;再將反應(yīng)釜溫度提高到283℃，壓力設(shè)定5kPa(絕對壓力)，反應(yīng)0.5 h;最后將溫度升高到285℃，壓力設(shè)定為0. 5 kPa(絕對壓力)，當PEI的黏度達到0.68dL/g時(大概1.5h)，出料切粒。
4. 滌綸抗紫外、抑菌性能檢測
4.1 織物抗紫外性能檢測
測試內(nèi)容：材料對UVB的衰減能力;
測試條件：UVB(波長290—300nm)，輻照度50W/m2
測試指標：材料粒子在單位面積黏膠膜中分布質(zhì)量G(g/m2)條件下的透過率η(%)
η=(E/E0 ) ×100
其中：E0 入輻射照度，W/ m2, E 透輻射照度，W/ m2
測試結(jié)果：η=0.08
4.2 織物抗菌性能檢測
4.2.1抗菌性的表征方法：
(1)用測試織物上菌落數(shù)目直接表示 (2)用抗菌率表示：
抗菌率=NO-NT/NO*100%
NO：未整理樣品菌落數(shù) NT：整理樣品菌落數(shù)
大腸桿菌： 中科院微生物研究所提供
4.2.2.測試方法：
(1)首先配制固體培養(yǎng)基，然后連同各種刷洗干凈的儀器高壓滅菌。
(2)將菌種接種培養(yǎng)，挑取培養(yǎng)基上已生長的數(shù)個菌落。放于盛有無菌性生理鹽水的試管中，振蕩，并同標準細菌比濁管對照，配成3億個/mL的菌液，然后逐級稀釋成3*10*5個/mL菌液備用。
(3)將上文中制備的功能聚酯切片與普通滌綸樣品，各剪成2.5cm*2大小，并貼于培養(yǎng)皿中經(jīng)冷卻的固體培養(yǎng)基上，用刻度滴管分別取0.02mL菌液(濃度3*10*4個/mL)，滴加于培養(yǎng)皿中整理及未整理布樣上，隨即滴加一薄層冷卻到45℃左右的固體培養(yǎng)基，將培養(yǎng)皿放于培養(yǎng)箱中于37℃，恒溫恒濕培養(yǎng)24小時，計數(shù)試樣上的菌落數(shù)。
| 菌種：大腸桿菌 | 織物 | |
| 功能聚酯切片 | 普通滌綸樣品 | |
| 菌落數(shù) | 0 | 59 |
| 抗菌率 | 100% | 0 |
由上表可知，本文制備的抗菌織物具有較好的抗菌性。
5.結(jié)論
1)利用河北麥森鈦白粉有限公司生產(chǎn)的亞納米級二氧化鈦整理滌綸,其抗紫外線性能顯著提高。同時整理后織物具有較好的抗菌性,細菌減少百分率可達到80%以上。
2)織物的抗紫外線和抗菌性能均與織物結(jié)構(gòu)、TiO2含量有關(guān)。織物越緊密 ,織物的抗紫外線和抗菌性能越好,同時,整理后織物的皂洗牢度較好。
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