纳米材料具有表面积大、表面活性中心多、吸附能力强等一般材料所不能比拟的优异性能,因而它有较强的催化特性[1].研究发现,纳米二氧化钛(TiO2)的禁带宽度在3.2eV,可以吸收波长为388nm的紫外线,是常用的紫外线屏蔽剂之一.纳米二氧化钛还是广谱屏蔽剂,对紫外线中的UVA(315~400nm)和U-VB(290~315nm)都有屏蔽作用,而不像有机紫外线屏蔽剂只单一地对UVA或UVB有吸收[2].纳米TiO2抗菌材料具有广谱、耐久和安全的特点,在纺织品和卫生用品等方面已获得广泛的应用.但需要指出的是,纳米TiO2本身并非抗菌材料,在灭菌防污过程中仅仅起到光催化作用,而且还需要经过紫外光照射才能发挥光催化杀菌作用.本研究采用自制的纳米TiO2整理剂,并通过浸-轧工艺将其应用于纯棉织物的后整理,并研究整理织物的抗紫外线性能和抗菌性能.
1实验部分
1.1材料与仪器
所用原料包括:纯棉半漂织物,经、纬纱线密度均为18.2tex,经纬密度为220根/10cm×140根/10cm,天津国印纺织有限公司提供;纳米TiO2整理剂,采用溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2水溶液,制备步骤见参考文献[3];大肠杆菌E.coli,天津农学院提供;营养琼脂,天津市福晨化学试剂厂提供;蛋白胨,天津市光复精细化工研究所提供.
所用仪器有:NM-450型均匀轧车,日本KUSTER公司产品;DK-5E型焙烘机,日本KUSTER公司产品;D8 DISCOVER型X射线衍射分析仪,德国BRUKER公司产品;Camspec M350 SPF Spectrophotometer型紫外可见分光光度仪,英国Stable Mcro System公司产温摇床柜,太仓市实验设备厂产品;HH.B11-600电热恒温培养箱,天津中环实验电炉有限公司产品;DL-101-1电热鼓风干燥箱,天津中环实验电炉有限公司产品;SW-12型耐洗色牢度试验机,江苏无锡纺织仪器厂产品;WSD-3C型全自动白度仪,北京康光仪器有限公司产品;YG065型电子织物强力机,莱州市电子仪器有限公司产品.
1.2棉织物的抗紫外线及抗菌整理
纳米TiO2整理剂的整理工艺如下:织物浸入整理剂→两浸两轧(轧余率70%~80%)→烘干(80℃×3min)→水洗→烘干(80℃×3min).
1.3性能测试
(1)纳米TiO2的XRD测试将得到的纳米TiO2整理剂在50℃以下烘干,利用X射线衍射分析仪对得到的纳米TiO2粉末进行分析,实验条件为Cu靶,石墨单色器,管压40kV,管流100mA,扫描速度6deg/min.
(2)织物抗紫外线性能测试织物的抗紫外线效果可以用紫外线透射率(UVA、UVB)和紫外线防护因子(UPF)表示,一般采用以下公式计算:
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式中,Eλ为相对红斑的紫外线光谱效能;Sλ为紫外线区域中的光谱辐射能(通常采用Melbourne地区的值);τλ为波长为λ时的紫外线透过率;dλ为紫外线光波长度间距.采用AATCCTestMethod183-1998测试方法[4],测得整理织物在UVA和UVB波段的紫外线阻隔率,以紫外线防护因子UPF值及UPF等级,评价织物抗紫外线效果.
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