防污自洁织物的研制及拒水拒油耐久性的研究

论文摘要

论文依据荷叶效应，将降低材料的表面能和产生微观结构的粗糙度结合起来，来获得具有超拒水拒油性能的织物面料。荷叶的表面结构是微米与纳米相结合的双微结构，为了获得超拒水拒油表面的织物，首先是仿荷叶微米结构的乳突，其次是仿荷叶的纳米结构。论文主要从三个方面提高织物的超拒水拒油性能。首先，实验以毛涤纱线为原料，在织造前先用中性蛋白酶对纱线进行表面剥离处理，使其形成粗糙表面。通过选择两种不同组织对织物进行试织，测试比较后采用了绉组织和在纬纱中加入高收缩涤纶丝的方法织造所需基布。然后，分别采用单一和复配交联剂结合拒水拒油整理剂对织物进行处理，通过对织物干洗和干摩擦后的接触角和拒油等级的测试，选择了耐久性好的50%耐洗加强剂EXT+50%交联剂CLX的复配交联剂。以整理后织物的接触角和拒油等级为评价指标，针对拒水拒油整理剂用量、复合交联剂的浓度、焙烘温度、焙烘时间等工艺参数进行了单因素分析，得出了最优的拒水拒油整理工艺，并对整理后织物拒水拒油效果的耐久性进行了测试。实验过程中选择纳米ZnO作为纳米整理材料，目的是利用其纳米粒径和其自清洁功能。通过研究纳米粉体的分散技术，选择分散剂类型、分散介质、分散条件和分散工艺等，制备出了稳定的光催化纳米整理液。对织物进行自清洁整理时选择三种不同的交联剂，测试自清洁效果以验证纳米粒子与布面的粘合牢度，选择出粘合牢度好的一种作为纳米后处理时所用交联剂。以有色有机物（红色辣椒油）作为有机污渍分别对经过自清洁整理的织物进行了光催化自清洁效果测试和自清洁效果耐久性测试。按照最优工艺整理后，分别对原织物及干洗、摩擦后的织物测试接触角和拒油等级，结果显示整理后织物的接触角由76°增加到150°，拒油级别由1级提高到7级；经过10次干洗后，接触角是134°，拒油级别是6级；经过干摩擦1000次后，接触角是123°，拒油级别是5.5级。论文为了定性地表征织物的防污性能，还做了集灰实验测试，测试结果表明整理后的织物具有较好的防污性能。本研究对整理后的织物进行了性能测试，包括厚度、悬垂性、透气性、透湿性、拉伸断裂强力等。测试结果表明，整理后织物的厚度稍有增加；悬垂性改善；透气性、透湿性、拉伸断裂强力等稍微变差，但变化很小并不影响织物的性能。整理后的织物基本上保持了原有织物的各种性能，完全能满足拒水拒油织物的功能服用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 拒水拒油的基本原理
• 1.1.1 荷叶微观结构
• 1.1.2 荷叶效应及应用
• 1.2 纳米自清洁技术的机理及发展现状
• 1.3 拒水拒油整理剂的发展概况
• 1.4 影响拒水拒油整理效果的主要因素
• 1.5 课题来源及意义
• 1.6 课题主要研究内容
• 2 织物设计
• 2.1 原料
• 2.2 纱线的表面处理
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验药品
• 2.2.3 实验方法及结果分析
• 2.3 织物主要参数设计
• 2.3.1 织物组织的选择
• 2.3.2 上机参数设计
• 2.4 小结
• 3 织物拒水拒油整理
• 3.1 实验原料与仪器
• 3.2 测试方法
• 3.3 实验过程及测试结果
• 3.4 各因素对织物拒水拒油整理效果的影响
• 3.4.1 拒水拒油剂浓度对整理效果的影响
• 3.4.2 复配交联剂浓度对拒水拒油效果及耐久性的影响
• 3.4.3 焙烘温度对整理效果的影响
• 3.4.4 焙烘时间对整理效果的影响
• 3.5 小结
• 4 织物纳米ZnO整理
• 4.1 实验药品及主要仪器
• 4.2 纳米ZnO的分散
• 4.2.1 纳米ZnO的改性处理
• 4.2.2 分散剂的选择
• 4.3 分散工艺的优选
• 4.4 提高纳米粒子与织物结合牢度的措施
• 4.5 小结
• 5 防污自洁织物性能测试
• 5.1 织物接触角测试
• 5.2 织物拒油性测试
• 5.3 集灰实验测试
• 5.4 自清洁效果的耐久性测试
• 5.5 织物整理的耐久性测试
• 5.6 织物厚度测试
• 5.7 织物悬垂性测试
• 5.8 织物透气性测试
• 5.9 织物透湿性测试
• 5.10 织物拉伸断裂强力测试
• 5.11 小结
• 6 结论
• 6.1 课题取得的主要结论
• 6.2 课题的创新点
• 6.3 课题的不足之处
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢