纳米光催化功能性纺织面料研发

【摘 要】本文通过研究纳米二氧化钛的光催化性能，并对二氧化钛纳米粉体进行有效分散，制备出一种纳米光催化功能性整理剂，并对涤棉织物进行功能性后整理，研发出具有较好光催化性能的光催化功能性面料，一般情况下，经过48小时太阳光照射后，功能性面料上的有机油污完全分解。

【关键词】纳米；光催化；功能性；纺织面料

纳米二氧化钛，具有高催化活性，良好的化学稳定性和热稳定性，无二次污染，无刺激性，安全无毒等特点，且能长期有益于生态自然环境，是最具有开发前景的绿色环保技术之一[3-4]。半导体超细粒子如TiO2、ZnO、CdS和PbS等在光的作用下跃迁产生的电子/空穴对，与溶解氧和水发生作用，生成的自由基可以把有机的污染物彻底地氧化为CO2和H2O等无机物。

1 实验

1.1 功能性整理剂制备

1.1.1 实验药品

纳米TiO2粉体，粒度为20～30nm（宣城晶瑞新材料有限公司）；

分散剂：聚乙二醇（天津市化学试剂六厂）；

分散介质：蒸馏水（实验室自制）。

1.1.2 实验仪器

实验仪器：高剪切乳化机（BME100LX-S），纳米粒度仪（2000），电子天平（BS110S）等。

1.1.3 实验流程

分散剂→去离子水→TiO2粉体→玻璃棒搅拌均匀→高速剪切乳化机乳化40min→稳定的纳米自清洁整理剂

1.1.4 纳米粉体分散液测试

TEM测试结果如图1所示：

由图1可以看出所制备的纳米自清洁整理剂中纳米微粒的粒径均在30～50nm之间，说明纳米TiO2粉体得到了很好的分散，能充分发挥其光催化特性。

1.2 纺织面料的功能性整理

1.2.1 试验织物

涤棉织物（65/35，Gk=205.78g/m2）

1.2.2 功能性整理的实验步骤

（1）将需要整理的涤棉织物在电子天平上称重，记录所得重量；

（2）将称好的涤棉织物按照正常工艺净洗、烘干；

（3）在室温的情况下将经过净洗、烘干后的涤棉织物浸渍到已制备好的纳米功能性整理剂当中，其中浴比为1：20，浸渍时间为15min；

（4）将浸渍后的涤棉织物在强力压染树脂机上压轧2次；

（5）将经过压轧的涤棉织物首先在温度为110℃的自动定型烘干机预烘2min，然后按照正常的工艺在电热鼓风干燥箱中正常烘干。

2 自清洁性能测试

2.1 测试方法

为了较好观察和记录，选择合适的有色有机物（辣椒油）作为油污污渍对整理后的涤棉织物样品进行局部滴定观察，在保证每天太阳光光照一定时间的基础上，按照有机油污颜色深浅的变化进行拍照、评分记录，观察其光催化去油污效果。通过一定时间的照射，可以明显地观察出经不同比例纳米粉体用量的整理剂整理后，油渍颜色变浅，表现出较好的光催化效果。从油渍颜色变浅、油污去除的程度分析，可确定出最佳的纳米功能性整理剂配方。

2.2 测试结果

自然光照射原样和整理后的织物试样自清洁效果如表1所示。

从表1中可以看出，不同用量（除5%）的纳米功能性整理剂整理的涤棉织物，经过约2天的太阳光照射后，残留于整理织物试样上的油渍达到完全分解自洁，而原样上的油渍一直保持不变。其结果表明经过此纳米功能性整理的涤棉织物具有很好的自清结效果。

2.3 实验结果的讨论与分析

从试验结果可以看出，经过此纳米功能性整理剂整理的涤棉织物，其光催化效果与纳米粉体的用量直接相关，其基本规律表现为随着纳米功能性整理剂浓度的增大，其涤棉织物的自清洁效果提高，但当用量达到一定数值后，其功能性光催化效果变化很小，甚至不再发生变化。这是由于当0.05ml的有机油污滴到织物上，开始的时候，自清洁效果会随着纳米整理剂浓度的增加而提高，因为增加纳米整理剂浓度的同时，吸附在涤棉织物上的纳米TiO2粉体将会增加，当光子照射到织物表面的时候，就会激发出更多的高活性自由移动的光生电子（e-）和空穴（h+），生成的更多的超氧阴离子自由基（O2-）和羟基自由基（·OH），致使更有效地将有机油污直接氧化为CO2和H2O等无机小分子；而当纳米整理剂浓度达到一定数值的时候，其产生的超氧阴离子自由基（O2-）和羟基自由基（·OH）将足以分解0.05ml的油污，故此时增加纳米粉体的用量时，其自清洁效果将不再提高。

3 结论

（1）通过检索文献，系统分析和总结有关胶体表面和界面化学的研究成果，结合纺织面料和纳米材料的特殊性质，制备出了一种稳定的适合涤棉织物整理的纳米功能性光催化整理剂。

（2）开发出的纳米光催化纺织面料具有良好的光催化自清洁特性，在48小时内都能将纺织面料上的油污彻底分解，达到100%去油污功能。

（3）通过光催化去油污测试，综合考虑织物性能和附加成本，确定出无机纳米粉体的最佳用量为占纺织面料重量的10%。

【参考文献】

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[责任编辑：汤静]