準(zhǔn)分子紫外輻射對(duì)紡織品的表面改性.pdf

1、實(shí)施無(wú)水染整的清潔生產(chǎn)是人們長(zhǎng)期以來(lái)一直探索的課題，也是21世紀(jì)紡織加工的理想模式。準(zhǔn)分子紫外燈是一種新型高強(qiáng)度非相干性單色紫外光源，利用紡織聚合物基質(zhì)材料在特定波長(zhǎng)的準(zhǔn)分子紫外線照射下具有高的吸收性能，在纖維表面發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)紡織品的表面改性。準(zhǔn)分子紫外燈以高輻射量、大輻照面積（目前可用的準(zhǔn)分子紫外燈長(zhǎng)達(dá)1.7 m）、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，它將是發(fā)展創(chuàng)新工藝的重要手段。
　　 本論文選擇KrCl*（2

2、22 nm）和Xe2*(172 nm)準(zhǔn)分子紫外燈，分別對(duì)普通合成纖維滌綸、天然蛋白質(zhì)纖維羊毛、高性能纖維間位芳綸(Nomex(R)ⅢA)和碳纖維進(jìn)行表面改性。借助現(xiàn)代測(cè)試分析技術(shù)，研究了輻照處理因素對(duì)紡織品表面性能的影響，探索新型紫外光源對(duì)紡織品光化學(xué)表面改性的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方法。這對(duì)開(kāi)發(fā)新型環(huán)境友好的、具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紡織品表面改性應(yīng)用技術(shù)，具有極為重要的理論意義、指導(dǎo)作用和實(shí)用價(jià)值。
　　 滌綸以其強(qiáng)度高、實(shí)用性好等

3、優(yōu)點(diǎn)而成為目前世界上產(chǎn)量最大的合成纖維，但是，由于親水性差而導(dǎo)致其可染性、服用舒適性差，直接影響了它的應(yīng)用。利用滌綸對(duì)222 nm紫外光有強(qiáng)吸收的特性，本文選擇KrCl*準(zhǔn)分子紫外燈對(duì)滌綸織物進(jìn)行輻照處理，在固定輻照間距(0.5 cm)和光源輸出功率(1.5kW)的條件下，改變輻照時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)準(zhǔn)分子紫外燈的輻射量，對(duì)滌綸織物進(jìn)行表面改性，研究輻照處理對(duì)滌綸織物各理化性能的影響。SEM和XPS測(cè)試結(jié)果表明，隨著輻射量的增大，纖維表面變粗糙，

4、表面氧、碳元素相對(duì)含量比值( O/C)增大，極性基團(tuán)增多;滌綸織物潤(rùn)濕性、光學(xué)和力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，KrCl*準(zhǔn)分子紫外燈輻照處理改善了滌綸織物的表面潤(rùn)濕性，經(jīng)過(guò)8 J/cm2輻射量的處理，對(duì)水的潤(rùn)濕時(shí)間從處理前的150 sec左右下降到28 sec，輻照處理染色樣能夠獲得明顯的深色效應(yīng)，110℃下染色樣K/S值比原樣增加了1.9179，同時(shí)其白度值和斷裂強(qiáng)力分別下降了1.30％、3.24％（經(jīng)向）和1.54％（緯向）。
　　

5、 作為毛紡工業(yè)主要原料的羊毛，其表面復(fù)雜的鱗片層結(jié)構(gòu)成為染料、助劑的阻擋層，并使羊毛容易發(fā)生氈縮，因而極大地限制了它的應(yīng)用。本文選用不同波長(zhǎng)的KrCl*(222 nm)和Xe2*(172 nm)準(zhǔn)分子紫外燈分別對(duì)羊毛織物進(jìn)行輻照處理，SEM和XPS測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)Xe2*準(zhǔn)分子紫外燈輻照后，羊毛纖維表面受到劇烈刻蝕，表面更多的S-S鍵被氧化成SOx-;羊毛經(jīng)KrCl*和Xe2*紫外燈輻照2 min后，織物表面對(duì)蒸餾水的接觸角從原來(lái)的12

6、9.4°分別下降到119.2°、74.4°，而其染色樣K/S值則分別增加了6.567、5.304;動(dòng)態(tài)定向濕摩擦效應(yīng)下降了35.29％、47.06％;泛黃指數(shù)分別增加了10.47、-0.39;斷裂強(qiáng)力均有所上升。也就是說(shuō)，Xe2*準(zhǔn)分子紫外燈輻照羊毛織物2 min即可顯著改善其表面潤(rùn)濕性和一定的防氈縮性，染色織物有明顯的深色效應(yīng)，同時(shí)不影響其黃度和力學(xué)性能。
　　 對(duì)于三大高性能纖維之一的間位芳綸織物，為了拓寬其在工業(yè)、民用、軍

7、用等方面的應(yīng)用，改善其表面潤(rùn)濕性和粘結(jié)性，針對(duì)芳綸可強(qiáng)烈吸收172nm紫外光，本文選用Xe2*準(zhǔn)分子紫外燈進(jìn)行輻照處理，研究不同光子傳輸環(huán)境（空氣、氮?dú)夂蜌鍤猓┫螺椪諘r(shí)間對(duì)織物理化性能的影響。SEM照片顯示氮?dú)庀吕w維表面被刻蝕得最嚴(yán)重，空氣下次之;XPS測(cè)試顯示，相比較于原樣表面，空氣中輻照樣表面產(chǎn)生的親水性-COOH含量最多，而氬氣條件下卻沒(méi)有檢測(cè)到?？椢镌诳諝狻⒌?dú)夂蜌鍤庀螺椪仗幚砗?，?rùn)濕性均有明顯改善，織物對(duì)蒸餾水的潤(rùn)濕時(shí)間隨著輻

8、照時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，處理2 min后，即從31.03 sec分別下降到9.32、2.79和10.15 sec;在此條件下尚無(wú)泛黃和強(qiáng)力損失。綜合考慮處理效果、實(shí)驗(yàn)成本、效率等因素，空氣條件下輻照2 min即可有效改善其潤(rùn)濕性，同時(shí)表面粘結(jié)強(qiáng)度增加93.57％，且不影響織物光學(xué)性能和力學(xué)性能。
　　 為了改善另一大高性能纖維碳纖維的表面性能，以利于增強(qiáng)復(fù)合材料，選用Xe2*準(zhǔn)分子紫外燈進(jìn)行輻照，SEM和XPS測(cè)試結(jié)果表明，纖維表面

9、粗糙度增加，極性增強(qiáng)，輻照2min后，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的平衡吸附速率可提高150％左右，復(fù)合材料的短梁強(qiáng)度可提高約6.6％，彎曲強(qiáng)度提高約5.7％。
　　 本文將上述表面改性后的滌綸和芳綸織物浸漬于自制的Fe3O4磁流體中制備納米功能紡織品。SEM和VSM測(cè)試結(jié)果表明，紡織品經(jīng)相應(yīng)準(zhǔn)分子紫外燈輻照處理后，纖維表面形態(tài)變得粗糙，對(duì)磁性Fe3O4納米粒子的吸附增多;磁性能隨織物輻照時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)，而隨皂洗次數(shù)的增加減小甚微。因此，準(zhǔn)分子