溶膠-凝膠技術(shù)在羊毛織物功能整理中的應(yīng)用研究.pdf

1、溶膠-凝膠(Sol-Gel)技術(shù)是膠體化學(xué)中一項(xiàng)古老的技術(shù),是在制備玻璃、陶瓷等無機(jī)材料領(lǐng)域中發(fā)展、成熟起來的。近些年來,這一技術(shù)已擴(kuò)展到有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料中。目前國際上對它在紡織品上的應(yīng)用研究剛剛起步。利用有機(jī)改性的金屬醇鹽制備的溶膠,可以在較低的處理溫度下,在基質(zhì)物表面形成均一性好、透明多孔、結(jié)合牢固,且具有一定柔順性和彈性的薄膜,此薄膜可包覆功能性的材料,從而實(shí)現(xiàn)基質(zhì)材料的表面改性和功能整理。
　　 羊毛是一種具有典型鱗片

2、結(jié)構(gòu)的天然纖維,這一特殊結(jié)構(gòu)使其具有與眾不同的縮絨性。未經(jīng)防縮處理的羊毛織物容易產(chǎn)生氈縮,并出現(xiàn)尺寸收縮、變形、增厚等不良現(xiàn)象,使織物喪失原有優(yōu)異的服用性能。目前工業(yè)化的防氈縮技術(shù)主要是氯化-樹脂法,可達(dá)到良好的防氈縮效果。但存在羊毛易泛黃和彈性受損等缺點(diǎn),特別是會在廢水排放中產(chǎn)生有機(jī)氯(AOX)污染,從而限制了這一技術(shù)的應(yīng)用。
　　 利用溶膠-凝膠技術(shù)一種非氯羊毛織物防氈縮整理工藝,本文在本課題組原有的工作基礎(chǔ)上,在澳大利亞政

3、府和國際羊毛創(chuàng)新組織的資助下,進(jìn)一步深入探索了此技術(shù)在羊毛織物防氈縮功能整理上產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的可行性。首先,本論文通過調(diào)整水/醇鹽、醇/醇鹽的摩爾比,制備出高濃度(體積分?jǐn)?shù)為45％)和穩(wěn)定性好的GPTMS溶膠,便于工業(yè)化運(yùn)輸和使用方便。同時(shí)探討了高濃度有機(jī)改性硅醇鹽(GPTMS)溶膠用不同的溶劑(如:水、乙醇、乙醇與水的混合液)稀釋后的穩(wěn)定性,測定和比較了不同稀釋處方的粘度及濃度對羊毛的防氈縮效果的影響,開發(fā)了不用有機(jī)溶劑而用水直接稀釋高濃

4、度溶膠的處方。然后優(yōu)化整理工藝,得到適合工廠生產(chǎn)的工藝流程。結(jié)果表明,使用水稀釋后的溶膠對羊毛織物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小樣整理及工廠大樣整理后,氈化收縮率均可達(dá)到國際羊毛局規(guī)定的機(jī)可洗標(biāo)準(zhǔn)。
　　 論文工作還通過測定有機(jī)硅醇鹽在制備溶膠過程中,其反應(yīng)體系溫度隨時(shí)間的變化和水解時(shí)間對羊毛織物面積氈縮率的影響,將有機(jī)硅醇鹽前驅(qū)體的水解時(shí)間從原來的20小時(shí)確定為2小時(shí),大大提高了溶膠的制備效率。
　　 接著,論文工作針對硅溶膠處理羊毛焙

5、烘溫度過高的問題,探索制備Si/Ti復(fù)合溶膠來降低焙烘溫度的可能性。論文通過改變鹽酸,乙醇以及醋酸的用量,探索制備穩(wěn)定的納米TiO2溶膠的方法,研究了將納米TiO2溶膠和有機(jī)改性硅溶膠復(fù)合的整理技術(shù)。結(jié)果表明,Si/Ti復(fù)合溶膠可以降低羊毛織物的焙烘溫度(20-40℃),同時(shí)對羊毛織物的防氈縮性有改善。并發(fā)現(xiàn)Si/Al復(fù)合溶膠也具有與上述的Si/Ti復(fù)合溶膠同樣的效果。
　　 為了確定工業(yè)化實(shí)驗(yàn)工藝流程和處方,在山東如意毛紡集團(tuán)

6、的協(xié)助下,本文通過2次生產(chǎn)中試和系列實(shí)驗(yàn),研究了不同的浴比、浸泡時(shí)間、工作液攪拌時(shí)間對羊毛織物進(jìn)行防氈縮整理的效果,提出建議處方為:配制工作液(高速剪切,5min)-浸泡(浸5min)-浸軋(二浸二軋,帶液率:70％)-烘干(58.8℃,6min)-焙烘(180℃,3min)-后處理。使用硅溶膠進(jìn)行工業(yè)化實(shí)驗(yàn)后,產(chǎn)品經(jīng)國家毛紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督站檢測,其防氈縮效果達(dá)到國際羊毛局TM31的標(biāo)準(zhǔn)(面積氈縮率=1.6％)。
　　 另外,針

7、對溶膠-凝膠技術(shù)處理在羊毛織物上形成的納米級厚度的多孔性金屬氧化物薄膜,不僅包裹了鱗片,也包裹了紗線表面的纖維末端,本文研究得出溶膠凝膠技術(shù)在賦予羊毛衫耐久的防氈縮效果的同時(shí),還使羊毛針織物具有了良好的抗起毛起球性能,可以將羊毛衫的抗起毛起球性能提高1-2級,而且由于納米級的多孔性硅氧化物薄膜及Si/Ti復(fù)合薄膜存在,使得整理后的羊毛織物同時(shí)具有抗靜電等多功能性。
　　 本論文的研究結(jié)果,對利用溶膠一凝膠技術(shù)結(jié)合納米材料在紡織品