棉织物水热法纳米二氧化钛表面改性

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1、西安工程大学学报Journal0fⅪ’a1'1PolytechnicUniversity第25卷第2期(总108期)2011年4月Vo1．25，No．2(Sum．No．ws)文章编号：1674-649X(2011)02-0154-05棉织物水热法纳米二氧化钛表面改性杨璐，张辉(西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安7wo4s)摘要：采用水热合成技术，使用硫酸钛扣尿素直接在棉织物纤维表面包覆纳来D2颗粒薄膜．借助SEM、XRD、n—IR、DSC和TG对棉纤维改性前、后的表面形貌、结构和热学性能进行了表征，并测定了织物反射光谱、拉伸、吸水和光催化活性．研究结果袁明，棉织物经过硫酸钛尿紊

2、水热改性之后，纤维表面包覆了一层锐钛矿型纳米TiO：颗粒薄膜，由平均粒径2．0珊的纳米颗粒聚集成100眦以上的球形颗粒，并通过物理吸附方式附着在纤维表面．改性后的织物热起始分解温度扣吸热熔融峰温度均有所降低．具有抗紫外线能力和光催化活性，吸水性能也有所增强，但由于织物尺寸发生收缩，断裂强力有所减小，断裂伸长率有所增加．关键词：棉织物；水熟法；纳米T／O2；改性中图分类号：fIS195．597文献标识码：ATj02因具有屏蔽紫外线、消色力高、遮盖力强、色相好等优异性能，而广泛应用于化妆品、纺织品、涂料、橡胶和印刷等行业，特别是锐钛矿相纳米TiO能够抵抗紫外线，抗菌，具有光催化活性，

3、因而广泛用于光降解污染有机物和太阳能电池等领域，是非常具有发展潜力且研究较多的光催化剂．水热法制备的纳米Tjo2颗粒具有污染小，可以通过控制温度、酸碱度、原料配比等条件得到不同晶体结构、组成、形貌和颗粒大小的产物，而且结晶良好，无须二次高温灼烧处理⋯．目前采用水热法制备纳米'rio：颗粒的前驱物主要有三氯化钛或四氯化钛、硫酸钛、金属钛和钛酸酯等【2】，其中以硫酸钛和尿素为原料，或添加EDTA控制荆，在水热条件下可以制备出锐钛矿型纳米Tio2光催化剂；或以硫酸氧钛为原料，尿素作沉淀剂，采用水热合成技术也能够制备出锐钛矿型纳米TiO粉体J，而添加硝酸铁和盐酸胍可以制备出铁氮共掺杂四方

4、相锐钛矿型纳米TiO粉体；或以偏钛酸为原料，用碱或酸调节溶液pH，同样可以合成锐钦矿型或金红石型纳米’rjo2微粒】．由于纳米颗粒比表面能高，易弓l起团聚，回收再利用比较困难等缺点，使得颗粒性能降低，使用受到限制，因此制备稳定、高效的负载型纳米二氧化钛材料就成为人们研究的热点，其中以强吸附性材料如分子筛、活性炭、沸石、粉煤灰以及各种合成纳米孔材料作为载体最为常用【lj．众所周知，棉纤维具有吸湿、透气等特性，而且穿着柔软、无刺激，是夏季服装的首选面料，然而棉纤维的化学结构中不含有能够吸收紫外线的官能团，因此有必要对棉织物进行抗紫外线功能整理．而且棉纤维不能像合成纤维—样，通过在纺丝

5、原料中添加紫外线防护成分达到抗紫外线的目的，表面改性就成为提高其紫外线防护能力的惟—途径．目前主要采用溶胶谚陂法对纤维进行改性处理，即将预处理好的织物浸渍在纳米Ti02溶胶．收稿日期：2010-08-28通讯作者：张辉(1968-)，男，陕西省西安市人，西安工程大学教授．E·mail：hzhangw532@xpu．edu．cn第2期棉织物水热法纳米二氧化钛表面改性155凝胶中，然后再进行烘干等后处理，制得的织物具有自清洁功能协引，或者采用水热法先制备出纳米TiO颗粒，再将织物浸泡在纳米悬浮液中进行处理，也可以获得具有光催化活性的织物．本文以无机盐Ti(SO,)：为前驱物，尿素为沉

6、淀剂，采用水热沉淀法在低温条件下，直接对棉织物进行纳米TiO：表面改性，借助SEM、XRD、F-I'IR、DSC和，I℃测试手段对棉纤维改性效果进行了表征，测试了织物反射光谱、拉伸、吸水和光催化活性．1实验1．1材料(1)织物平纹纯棉坯布，经、纬纱线线密度为20×14．5tex，经、纬纱密度为500×317~／lOcm．(2)化学试剂硫酸钛(化学纯，国药集团化学试剂有限公司)、尿素(分析纯，天津市北方天医化学试剂厂)、无水乙醇(分析纯，天津市富宇精细化工有限公司)等．1．2硫酸钛水热法棉织物纳米二氧化钛改性棉坯布经过退浆、煮练和漂白处理，然后用无水乙醇浸泡，去离子水清洗，烘干备用

7、．将0．96g硫酸钛溶解在40mL去离子水中，并加入2．4g尿素使其溶解，随即添加1．5g漂白棉织物，浸渍30min后将棉织物连同溶液一起加入到50mL内衬聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，补充去离子水至反应釜体积的80％，加盖密封后升温至140~C，并以200r／min速度恒温处理1．5h；待反应釜完全冷却后取出棉织物，用无水乙醇浸泡3次，去离子水清洗，8O℃烘干．1．3结构表征用JSM-6700F型扫描电子显微镜观察棉纤维改性前、后表面形貌和纳米TiO：粒径大小，用加权平均法计算Ti