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棉织物的无机紫外屏蔽整理研究

许颖琦  
【摘要】:近年来,由于碳氟系溶剂和氟利昂的大量使用,地球大气层中臭氧层受到严重的破坏,致使到达地球表面的紫外线不断增加,对人类健康产生的影响日益增大。有专家预测,到21世纪末,皮肤病发病率将跃居各类疾病之首,成为危害人类健康的头号天敌。作为夏季服用面料的纯棉织物,以其吸湿性强、透气性好、无静电、穿着舒适等特点,深受人们的青睐。殊不知,其防紫外线能力却较差,是紫外线辐射最容易透过的面料。因此,对棉织物进行有效的紫外线屏蔽整理已刻不容缓。 目前常用的有机类紫外线吸收剂,存在不同程度的毒性和刺激性问题,因而限制了其进一步的推广和应用。与之相比,纳米新型无机紫外线屏蔽剂不仅对人体无毒副作用,还是广谱屏蔽剂,具有很高的化学稳定性、热稳定性,研究前景更为广阔。但无机紫外线屏蔽剂不溶于水,且对棉等天然纤维缺乏亲和力,因此在使用前必须先将其制成较稳定的粗分散体系:乳状液或悬浮体,然后用浸轧的方法将紫外线屏蔽剂转移到织物上去。 本文通过分析纳米粉体防紫外线的作用机理,选用纳米金红石型TiO_2、ZnO作为紫外线屏蔽剂。考虑织物的后整理主要以水为介质,因而在确定去离子水为分散相后,研究了纳米粉体在水中的分散行为。采用沉降实验、Zeta电位测定等方法考察了超声振荡与pH值对纳米颗粒-水分散体系稳定性的影响。依据纳米粉体在介质中的分散机理与理论,选用具有静电位阻作用的羧酸盐类聚电解质作为分散剂。在利用Zeta电位研究了分散剂对纳米粉体表面电性的影响的基础上,探讨了分散剂用量、pH值、电解质对体系分散稳定性的影响,初步确定了抗紫外纳米粉体的分散工艺。采用激光粒度仪和扫描电镜对该工艺下制备的纳米粉体悬浮液的分散性能进行测试、表征,结果表明其具有良好的分散稳定性。 为了考察纳米粉体悬浮液抗紫外线的性能,用其对棉织物进行简单的浸轧烘整理后,用紫外透过率分析仪测试织物的抗紫外能力,从紫外透过曲线看TiO_2与ZnO对紫外线的防护区域略有不同,其中ZiO_2对UVB的紫外防护能力较好,而ZnO则在UVA区域显示了更为卓越的抗紫外能力。鉴于本课题选用的分散剂可以使TiO_2与ZnO具有较为接近的表面电性,


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