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纳米氧化铝/有机改性硅氧烷复合溶胶在羊毛防毡缩整理中的应用

作　者: 林桂凤
导　师: 阎克路
学　校: 东华大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 纳米Al2O3 分散法改性法溶胶-凝胶法羊毛织物防毡缩整理
分类号: TS195
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

纳米Al₂O₃是一种高新无机材料，不仅具有一般纳米材料的特点如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，还具有高硬度、高强度、耐热、耐腐蚀等许多优异性能，被广泛应用于陶瓷材料、复合材料和医学材料、弥散强化材料、表面保护涂层、电子组件、光学材料、半导体材料、催化剂及其载体。但由于纳米Al₂O₃颗粒粒径小，具有极高的比表面积，表面能高，在制备和使用过程中极易发生粒子凝并和团聚。为了解决纳米Al₂O₃的团聚问题，可以从两个方面进行：一种是在纳米颗粒制备过程中，控制工艺以防止团聚，可采用溶胶一凝胶法，即由小至大法；另一种是对制备好的纳米粉体进行分散处理、表面改性，也称由大至小法。对纳米粉体进行分散处理可以通过物理分散和化学分散，其中物理分散常用的方法有机械法和超声分散法，化学分散是在悬浮体中加入一种或多种适宜的分散剂如表面活性剂、小分子无机电解质或无机聚合物、聚合物等。对纳米粉体进行表面改性，按改性剂种类可分为有机改性和无机改性，有机改性中又分为醇酯化、酸酯化和偶联剂改性，无机改性可采用无机酸改性和无机盐改性。本文将纳米Al₂O₃与GPTMS溶胶混合制备复合溶胶来提高溶胶-凝胶膜赋予羊毛织物的防毡缩性能。将纳米Al₂O₃与GPTMS溶胶混合，所形成的复合网状物具有聚合物的特性，如高柔韧性及像陶瓷材料一样的硬度，同时由于纳米的比表面非常大，能促进复合溶胶在较低焙烘温度即可形成三维网状结构，而且将纳米氧化铝加入GPTMS溶胶能提高溶胶．凝胶膜的附着性，不仅能提高整理后羊毛织物的防毡缩性能，还能提高膜的耐洗性能。此外，在GPTMS溶胶中添加纳米Al₂O₃能够赋予复合溶胶-凝胶膜特殊的性能如亲疏水性、抗静电性等。本文采用三种方法制备纳米Al₂O₃，分别是分散剂分散法、无机酸改性法和溶胶一凝胶法。分散剂分散法结合超声波和表面活性剂共同制备出较为稳定的纳米Al₂O₃的分散液，通过筛选各种表面活性剂，讨论分散剂用量、超声波处理功率和时间，并用粒径大小和分布来确定最佳分散工艺。无机酸改性法采用正交法设计实验，本文选取了三个影响因子：无机酸用量、反应温度和反应时间，将改性后的纳米颗粒配成分散液，并测定其粒径大小和分布确定出最佳的改性工艺。溶胶-凝胶法讨论了盐酸的用量、水的用量、乙醇的用量、络合剂的种类及用量、水解温度对溶胶粒径的影响，确定了最佳合成处方。将以上三种方法制备的纳米Al₂O₃与GPTMS溶胶混合形成复合溶胶，通过浸轧-烘干-焙烘工艺整理到羊毛织物上，实验结果表明：在GPTMS溶胶整理（AST-0）、分散剂分散的纳米Al₂O₃／GPTMS复合溶胶整理（AST-1）、无机酸改性纳米Al₂O₃分散液／GPTMS复合溶胶整理（AST-2）、Al₂O3溶胶／GPTMS复合溶胶整理（AST-3）四种整理工艺中，AST-1、AST-2和AST-3均获得比AST-0更好的防毡缩效果，其中AST-2对羊毛的表面覆盖效果最充分、外观平整度最佳、整理后的羊毛织物具有亲水性，且防毡缩效果最佳，测得的羊毛织物的面积毡缩率达到国际羊毛局机可洗标准（TM31）（面积毡缩率=6％）。经四种溶胶整理后的羊毛织物的断裂强力比原布降低不多，甚至有所升高，断裂延伸度均有所降低；表面静电压值变化不大，但半衰期值降低明显，说明表面具有一定的抗静电性，尤其是添加了纳米Al₂O₃的复合溶胶；经溶胶整理后的织物均比原布手感发硬。

纳米氧化铝/有机改性硅氧烷复合溶胶在羊毛防毡缩整理中的应用

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