发表论文
亚纳米级TiO2加入化纤（涤纶）中制备抗紫外线、抑菌功能纺织品
* 来源: 河北麦森 * 作者: * 发表时间: 2016-04-29 09:24:24
亚纳米级TiO2加入化纤(涤纶)中制备抗紫外线、抑菌功能纺织品
张建平、张川、张千
摘要：将亚纳米级二氧化钛粉体，分散于EG溶液中，经过砂磨、离心分离，按照一定比例制备具有抗紫外线、抑菌功能的涤纶纤维，并对成品的抗紫外线性能、抑菌性能进行检测。关键词：亚纳米级TiO2、涤纶、抗紫外线、抑菌
Abstract：Sub nanometer titanium dioxide powder，Dispersed in EG aqueous solution，After sanding、Centrifugal separation，According to a certain proportion and preparation with UV resistant, antibacterial functional polyester fiber，On the finished product ultraviolet resistance, antibacterial performance testing.
Keywords：nanometer titanium dioxide，Polyester fiber，Ultraviolet resistance，Antibacterial
现代纺织品的方向发展已朝向多元化和功能化。纳米TiO2因具有价廉无毒、粒径小、比表面积大、催化活性高、吸收性能好，吸收紫外线能力强，表面活性大、热导性好、分散性好、稳定性好等优点而倍受关注。
河北麦森钛白粉有限公司利用偏钛酸法生产得到亚纳米级二氧化钛粉体，与河北科技大学纺织服装学院合作，用亚纳米级二氧化钛对涤纶进行整理，整理后的织物抗紫外吸收性能较好，耐洗性较好。而且，TiO2含量越高，紫外光的屏蔽效果越好。同时，利用日光灯作为诱导光源(光照3h/D),对织物的抗菌性进行测试发现，使用不同浓度的亚纳米级二氧化钛整理后的织物抑菌性能不同，以50g/L加入时抑菌效果最好。
下面就亚纳米级二氧化钛粉体抗紫外机理、PET制备及实验室实验进行详述：
1. 亚纳米级二氧化钛粉体的抗紫外机理
由光学理论知道，当粒子的粒径只有光的一半的时候，粒子具有很强的散射能力。河北麦森钛白粉有限公司生产的亚纳米级二氧化钛粒径很小(30—40nm)，活性很大，吸收紫外线的能力很强。由于亚纳米级TiO2粒子既能散射又能吸收紫外线，故具有很强的紫外线屏蔽性。如在纤维中添加此种粒子，并使得亚纳米级TiO2能很好地分散到纤维基体中，就能大大提高纤维抗紫外线能力。
由图可知，在200至280nm的紫外光区波长范围内，其发射光的百分率接近零，粉体对紫外线吸收强烈。而在400至700nm的可见光波段，TiO2对光的反射值很大，其吸收光的程度很小。TiO2对光的吸收强弱与样品本身的晶态、界面缺陷、晶面取向及价带结构关系密切。TiO2是n型半导体，其禁带宽度为3.2eV，属带宽隙半导体，其吸收波长阀值在紫外光区。当一能量大于或等于禁带宽度的光子射入到TiO2粒子时，粒子吸收了光子，价带上的电子跃迁到导带，而使TiO2具有强烈的吸收紫外线的能力并具有光催化作用等。
2.亚纳米级二氧化钛粉体的抗菌实验
由于普通日光灯光谱中即含有紫外成分，因此实验中用日光灯作为诱导光源(光照3h/D)，对墨兰胶孢炭疽菌的抑制作用进行了研究.我们研究了在空白组及不同浓度的亚纳米级TiO2溶液中，菌丝的生长速度、孢子数量以及孢子萌发率，其中图2为各个组别孢予在纳米粉体溶液中静置18 h后的萌发情况。
实验结果表明，不同质量浓度的TiO2对孢子萌发有影响，其影响大小依次为50、40、30、60g/L。其中50、40、30g/L明显抑制孢子萌发，以50 g/L最为明显，与空白组相比抑制率分别为80.68%、75.6l%和69.78%，粉体质量浓度为
50 g/L时效果最好.其原因是，当质量浓度超过一定限度，一方面，粉体在溶液中会分布不均匀，出现团聚，导致光催化效能下降;另一方面，溶液的浑浊度上升，对光的遮蔽力增强，光只能到达溶液表面，溶液内部TiO2光激起效率下降，从而使光催化活性降低，因此，粉体的浓度在50 g/L才能得到较理想的抑菌效果。
3.抗紫外、抑菌聚酯(PET)的制备
设备：反应釜：使用压力100~ 300kPa，配有分离器、真空泵、喷淋器、回收罐、压力表、温度计、浆式搅拌器及电机;砂磨机：KSM-20-N;离心机：SS300;3L配料罐带电机;切料机。
反应釜配置如图3
原料：PTA(中石化) 863g，EG(日本三井) 460g，112g(20% EG溶液)，亚纳米级TiO2(河北麦森钛白粉有限公司)，根据含量要求提供。
制备过程：
(1)称取亚纳米级TiO2粉体300 g，与1 500 gEG混合打浆，循环砂磨30 min,然后再离心分级，入混合罐，称取450gPTA，加入配料罐，搅拌1h，混合打浆，之后置入反应釜;
(2)酯化反应：关闭阀门1.3.4，打开阀门2.5,将反应釜加热到260 ℃，压力设定为140 kPa(表压)，反应1.5 h;然后将温度提到263℃，压力设定为0.4 kPa(表压)，反应1 h;
(3)缩聚反应：开启真空泵，令真空装置正常运作，然后关闭阀门2,5，打开阀门1.3.4，并将反应釜温度提高到275 ℃，压力设定为50 kPa(绝对压力)，反应lh;再将反应釜温度提高到283℃，压力设定5kPa(绝对压力)，反应0.5 h;最后将温度升高到285℃，压力设定为0. 5 kPa(绝对压力)，当PEI的黏度达到0.68dL/g时(大概1.5h)，出料切粒。
4. 涤纶抗紫外、抑菌性能检测
4.1 织物抗紫外性能检测
测试内容：材料对UVB的衰减能力;
测试条件：UVB(波长290—300nm)，辐照度50W/m2
测试指标：材料粒子在单位面积黏胶膜中分布质量G(g/m2)条件下的透过率η(%)
η=(E/E0 ) ×100
其中：E0 入辐射照度，W/ m2, E 透辐射照度，W/ m2
测试结果：η=0.08
4.2 织物抗菌性能检测
4.2.1抗菌性的表征方法：
(1)用测试织物上菌落数目直接表示 (2)用抗菌率表示：
抗菌率=NO-NT/NO*100%
NO：未整理样品菌落数 NT：整理样品菌落数
大肠杆菌： 中科院微生物研究所提供
4.2.2.测试方法：
(1)首先配制固体培养基，然后连同各种刷洗干净的仪器高压灭菌。
(2)将菌种接种培养，挑取培养基上已生长的数个菌落。放于盛有无菌性生理盐水的试管中，振荡，并同标准细菌比浊管对照，配成3亿个/mL的菌液，然后逐级稀释成3*10*5个/mL菌液备用。
(3)将上文中制备的功能聚酯切片与普通涤纶样品，各剪成2.5cm*2大小，并贴于培养皿中经冷却的固体培养基上，用刻度滴管分别取0.02mL菌液(浓度3*10*4个/mL)，滴加于培养皿中整理及未整理布样上，随即滴加一薄层冷却到45℃左右的固体培养基，将培养皿放于培养箱中于37℃，恒温恒湿培养24小时，计数试样上的菌落数。
| 菌种：大肠杆菌 | 织物 | |
| 功能聚酯切片 | 普通涤纶样品 | |
| 菌落数 | 0 | 59 |
| 抗菌率 | 100% | 0 |
由上表可知，本文制备的抗菌织物具有较好的抗菌性。
5.结论
1)利用河北麦森钛白粉有限公司生产的亚纳米级二氧化钛整理涤纶,其抗紫外线性能显著提高。同时整理后织物具有较好的抗菌性,细菌减少百分率可达到80%以上。
2)织物的抗紫外线和抗菌性能均与织物结构、TiO2含量有关。织物越紧密 ,织物的抗紫外线和抗菌性能越好,同时,整理后织物的皂洗牢度较好。
上一篇：活性炭纤维负载纳米Ti02/ SiO2后制备光催化剂去除室内甲醛等有害气体
下一篇：一种双处理法对钒钛基脱硝催化剂进行清洗再生
友情链接：
