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圖1可見,改性納米TiO2具有明顯的紫外線防護(hù)作用,隨其用量的增加,棉織物的抗紫外線效果迅速提高并趨于平穩(wěn)。這是因?yàn)榧{米TiO2的粒徑極小,具有很強(qiáng)的表面效應(yīng),而表面效應(yīng)的大小決定了其抗紫外線性能的強(qiáng)弱。當(dāng)改性納米TiO2超過一定用量后會(huì)發(fā)生自身聚集,導(dǎo)致表面效應(yīng)下降,因而織物的抗紫外線效果也會(huì)受到影響。困此,選擇改性納米TiO2用量為4%。

2.1.2納米TiO2整理焙烘溫度

焙烘溫度對(duì)織物紫外線防護(hù)性能的影響見圖2。

由圖2可知,隨著焙烘溫度升高,織物抗紫外線性能逐漸增加。焙烘溫度太低,棉織物與改性米顆粒整理劑不能完全反應(yīng),UPF值較低。焙烘溫度在160℃左右,棉織物具有較大的UPF值;但焙烘溫度達(dá)到170℃時(shí),織物出現(xiàn)泛黃。因此,160℃為最佳焙烘溫度。

2.2改性納米TiO2整理織物的性能

2.2.1織物表面形態(tài)

納米TiO2表面呈親水性,在空氣中極易團(tuán)聚成大顆粒。當(dāng)納米TiO2粒徑超過納米級(jí),因納米顆粒表面效應(yīng)產(chǎn)生的紫外線屏蔽效果便會(huì)消失。因此,納米TiO2在織物表面應(yīng)保證納米級(jí)。整理織物的掃描電鏡照片見圖3。

如圖3所示,改性納米TiO2在纖維上具有很好的分散性,且基本都在納米級(jí),保證了其紫外線屏蔽效果。雖有少量團(tuán)聚,這是由于聚氨酯對(duì)納米TiO2改性時(shí),納米TiO2顆粒表面鈦羥基與異氰酸根反應(yīng)不均勻,少許鈦羥基沒有被封閉而導(dǎo)致納米TiO2顆粒的團(tuán)聚,此現(xiàn)象更說明納米TiO2容易聚集,較難分散。

2.2.2整理織物染色后紫外線屏蔽效果

改性納米TiO2對(duì)纖維的整理過程是脫封異氰酸根與棉纖維羥基發(fā)生親核加成反應(yīng),以共價(jià)鍵結(jié)合。本試驗(yàn)創(chuàng)新地提出利用同樣具有親核反應(yīng)性的活性染料對(duì)整理后織物再進(jìn)行染色,進(jìn)而判斷在活性染料作為親核試劑與纖維發(fā)生親核取代反應(yīng)過程中,納米TiO2顆粒與纖維的共價(jià)鍵是否會(huì)斷裂,而導(dǎo)致納米顆粒流失。因此,選擇反應(yīng)性較強(qiáng)的二氯均三嗪類活性染料(活性紅1)按照1.2.3節(jié)工藝染色,并測(cè)試染色后織物的抗紫外線性能,結(jié)果見表1。

表1所示,原布染色織物的UPF值較原布高是因?yàn)槿玖匣钚约t1分子結(jié)構(gòu)中苯環(huán)和萘環(huán)對(duì)紫外線的吸收所致。改性納米TiO2整理織物的UPF值較原布有大幅提高是由于納米TiO2對(duì)紫外線的吸收、散射、反射所致。整理后再染色織物的UPF值較原布染色織物和納米TiO2整理織物有大幅提高,抗紫外線效果更顯著,這是由于納米TiO2和染料分子結(jié)構(gòu)的雙重抗紫外效果所致。上述結(jié)果說明,納米TiO2與纖維以共價(jià)鍵形式結(jié)合的穩(wěn)定性較好,未因?yàn)槿旧鴮?dǎo)致共價(jià)鍵斷裂,納米TiO2顆粒不易流失。

2.2.3拉伸性能

整理織物的斷裂伸長率和斷裂強(qiáng)度見表2。

由表2可知,整理后織物的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率均下降,當(dāng)納米TiO2用量達(dá)到20%,斷裂強(qiáng)力指標(biāo)迅速下降。經(jīng)改性納米TiO2整理后,棉纖維大分子上