看紡織印染中應(yīng)用納米材料和納米技術(shù)
紡織印染中應(yīng)用納米材料和納米技術(shù)時,除了要解決納米材料的制備技術(shù)之外,重要的是要解決好納米材料的應(yīng)用技術(shù),其中關(guān)鍵問題是使納米粒子和紡織印染材料的基本成分(即聚合物材料)之間處于適當?shù)慕Y(jié)合狀態(tài)。印染中,納米粒子在聚合物基體中的分散和納米粒子在聚合物表面的結(jié)合是主要的應(yīng)用技術(shù)問題。
制備聚合物/無機納米復(fù)合材料的直接分散法,適用于各種形態(tài)的納米粒子。印染中納米粒子的使用一般采用直接分散法。但是由于納米粒子存在很大的界面自由能,粒子極易自發(fā)團聚,利用常規(guī)的共混方法不能消除無機納米粒子與聚合物基體之間的高界面能差。因此,要將無機納米粒子直接分散于有機基質(zhì)中制備聚合物納米復(fù)合材料,必須通過必要的化學(xué)預(yù)分散和物理機械分散打開納米粒子團聚體,將其均勻分散到聚合物基體材料中并與基體材料有良好的親和性。直接分散法可通過以下途徑完成分散和復(fù)合過程:
高分子溶液(或乳液)共混:首先將聚合物基體溶解于適當?shù)娜軇┲兄瞥扇芤海ɑ蛉橐海?,然后加入無機納米粒子,利用超聲波分散或其他方法將納米粒子均勻分散在溶液(或乳液)中。有人將環(huán)氧樹脂溶于丙酮后加入經(jīng)偶聯(lián)劑處理過的納米TiO2,攪拌均勻,再加入40wt%的聚酰胺后固化制得了環(huán)氧樹脂/TiO2納米復(fù)合材料。還有人將納米SiO2粒子用硅烷偶聯(lián)劑處理后,改性不飽和聚酯。
熔融共混:將納米無機粒子與聚合物基體在密煉機、雙螺桿等混煉機械上熔融共混。如將PMMA和納米SiO2粒子熔融共混后,雙螺桿造粒制得納米復(fù)合材料。又如利用偶聯(lián)劑超聲作用下處理納米載銀無機抗菌劑粒子,分散制得PP/抗菌劑、PET/抗菌劑、PA/抗菌劑等復(fù)合樹脂,然后經(jīng)熔融紡絲工藝加工成抗菌纖維。研究表明,將經(jīng)過表面處理的納米抗菌劑粒子通過雙螺桿擠出機熔融混煉,在聚合物中可以達到納米尺度分散,獲得了具有良好綜合性能的納米抗菌纖維,對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抗菌率達到95%以上(美國AATCC-100標準)。
機械共混:將偶聯(lián)劑稀釋后與碳納米管混合,再與超高分子量聚乙烯(UHMWPE)混合放入三頭研磨機中研磨兩小時以上。將研磨混合物放入模具,熱壓,制得功能型納米復(fù)合材料。
聚合法:利用納米SiO2粒子填充(Poly(HEMA))制備了納米復(fù)合材料。納米SiO2粒子首先被羥乙基甲基丙烯酸(HEMA)功能化,然后與HEMA單體在懸浮體系中聚合。還有利用SiO2膠體表面帶酸性,加入堿性單體4-乙烯基吡咯進行自由基聚合制得包覆型納米復(fù)合材料。
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