基本信息
- 项目名称：
- 耐黄变/抗紫外双功能面料的制备及性质研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 采用HDI、PEG、纳米TiO2和NaHSO3等原料,通过预聚法合成耐黄变/抗紫外水性聚氨酯整理剂,并将其用于棉织物含氟乳液TG581防水整理。通过大量实验得出其优化制备工艺，150℃焙烘促使异氰酸根游离出来与带有羟基的棉纤维反应，制得纳米颗粒“裸露”在纤维表面，相互间共价键结合的面料，活性点多，具有较好的耐黄变、抗紫外性能。
- 详细介绍：
- 采用HDI、PEG、纳米TiO2和NaHSO3等原料,通过预聚法合成耐黄变/抗紫外水性聚氨酯整理剂,并将其用于棉织物含氟乳液TG581防水整理。通过大量实验得出其优化制备工艺，150℃焙烘促使异氰酸根游离出来与带有羟基的棉纤维反应，制得纳米颗粒“裸露”在纤维表面，相互间共价键结合的面料，活性点多，具有较好的耐黄变、抗紫外性能。 用于棉织物的耐黄变、抗紫外、拒水的多功能面料的制备，比大金氟化工的交联剂性能优异，后整理简单，利于工业化生产。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：为了从根本上解决传统交联剂黄变问题及增加面料的抗紫外功能，纳米颗粒均匀“裸露”在纤维表面，提高织物的服用性能。 基本思路：本实验先用HDI与聚PEG等原料进行预聚反应，通过染整加工的方式，使改性纳米粒子均匀分散在织物表面，促使异氰酸根游离出来与带有羟基、酰胺基的纤维反应，从而制得纳米颗粒“裸露”在纤维表面，相互间共价键结合的纳米功能纤维，提高整理后的棉织物耐黄变性能和抗紫外性能。
科学性、先进性及独特之处
- 织物在功能整理后易黄变，例如具有良好的防水拒油性能的织物，却因黄变使其实用性打折，并且棉织物对微生物的抗菌性能较差，且在紫外线的波长范围内具有比较高的紫外线辐射透过性，防紫外线辐射性能很差。纳米TiO2具有很好的光催化作用和紫外线屏蔽作用，因此可用作防紫外整理剂。本实验使改性的纳米TiO2颗粒具有较好的稳定性。此种整理方法在纺织印染行业是成熟的。
应用价值和现实意义
- 实际应用价值和现实意义： 水性聚氨酯以水为介质，具有无气味、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，消除了在生产、运输、使用过程易燃易爆等危险性，应用领域日趋加大，其研究与开发愈来愈为人们所重视。 其中包括：柔软底物涂饰，如织物、橡胶、皮革、纸张和乙烯基塑料的表面涂层；工业产品的涂饰，如机器外壳，塑料制品和金属底漆的等。
学术论文摘要
- 摘 要： 采用HDI(1, 6-己二异氰酸酯)、聚乙二醇（PEG）、金红石型纳米TiO2粉末和封端剂亚硫酸氢钠等原料,通过预聚法合成耐黄变/抗紫外水性聚氨酯整理剂,并将其用于棉织物含氟乳液TG581防水整理。试验结果表明,其优化制备工艺为: 60℃时向聚乙二醇中缓慢加入HDI和催化剂, 85℃预聚2.5 h, 升温至95℃加入硅烷偶联剂改性金红石型纳米TiO2粉末反应2 h，再进行封端反应80 min。通过染整加工的方式，使改性纳米粒子均匀分散在织物表面，再通过150℃焙烘3min，促使异氰酸根游离出来与带有羟基的棉纤维反应，制得纳米颗粒“裸露”在纤维表面，相互间共价键结合的纳米功能面料，其有效比表面积大，活性点多，具有较好的耐黄变及抗紫外性能。
获奖情况
- 作品《耐黄变聚氨酯交联剂的制备和应用》在2010年5月（第10期），在《印染》杂志发表（二类期刊）。 文章编号: 1000-4017(2010)10-0027-02 作品《棉织物的聚氨酯改性纳米TiO2功能整理》在2010年10月（第20期），在《印染》杂志发表（二类期刊） 文章编号：1000-4017(2010)20-0032-03
鉴定结果
- 该论文内容通过染整加工的方式，采用轧-烘-焙工艺处理，制得纳米颗粒“裸露”在纤维表面提高产品的耐黄变性及抗紫外性能，技术成熟，应用前景广泛。
参考文献
- 超声波仪，电脑测色配色仪(Color-Eye7000A)，WSB-3A白度计，扫描电镜仪(SEM)，红外光谱仪（IR），TG（热重分析仪），差热分析仪（DTA），XRD-X射线衍射分析仪，抗紫外测定仪,耐洗牢度试验机。 参考文献： 1.刘新华等.耐黄变聚氨酯交联剂的制备和应用[J].印染,2010,36(10):27-28. 2.陶旭晨，刘新华等.棉织物的聚氨酯改性纳米TiO2功能整理[J].印染，2010/20. 3.Guise GB. Poly(carbamoyl sulfonates)Bisulfite Adducts of Polyisocyanate[J].Journal of Applided Science,1977,21:342-344. 4.熊军,孙芳,杜洪光.丙酮－二正丁胺滴定法测定聚氨酯中的异氰酸酯基[J].分析实验室,2007,26(8):73-75 5.孔明涵、王庭慰、李冬梅、罗本喆.影响聚氨酯弹性体紫外线稳定性的因素. 2006年第21卷第6期 6.邓桦,忻浩忠.用纳米TiO2对棉织物进行抗紫外线整理的研究[C]//第五届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集.2005:260-263. 7.杨 卉,王海云,丁巧英，等.纳米TiO2对棉织物的防紫外线整理，苏州大学学报(工科版) 2008年4月，第28卷第2期 8.邓桦,张纪梅,李秀明,等.纳米TiO2多功能织物整理剂的制备与性能[J].纺织学报, 2006, 27(3): 92-94
同类课题研究水平概述
- 国内外正在研究和应用的将纳米微粒施加到纺织品上，从而达到抗菌、抗紫外的功能。其方法主要有的：一是采用溶液共混或熔体共混方法制得功能性纤维及织物，但由于纳米TiO2粒子在纤维聚合物熔体中团聚严重，极易造成微米级的喷丝头堵塞或断头、磨损织物等，且此法不能用于天然纤维。二是将纳米TiO2粒子通过粘合剂均匀涂覆于纤维或织物表面制成功能性纺织品，工艺简单，能达到一定的功能指标，但由于无机纳米TiO2粒子与纺织品的纤维之间不是化学键连接，耐洗牢度低，功能不能持久，织物手感也较差。因此，如何将纳米TiO2粒子均匀地分散在纺织品上，且实现纳米TiO2粒子与纤维的坚牢结合，是纳米功能纺织品开发和应用的关键技术。 对于功能面料的耐黄变/抗紫外双功能整理尚未有报道，虽然利用纳米TiO2粉体对织物的整理，亦有报道，但大都是改性进行整理。为了从根本上解决聚氨酯交联剂黄变问题及增加面料的抗紫外功能，达到耐黄变/抗紫外的双重功能，在不改变或较少改变整理工艺的前提下，我们选择耐光性好的二异氰酸酯、聚乙二醇、纳米颗粒等为原料合成日久不变黄、抗紫外且不降低拒水拒油性的聚氨酯交联剂，再经过经传统轧－烘－焙整理工艺后，将纳米TiO2改性后再将改性剂的另一端的活性基团进行封端后，整理到棉织物上，使纳米颗粒均匀“裸露”在纤维表面，从而提高功能面料的耐黄变性能和抗紫外性能，提高织物的服用性能。 研究意义： 纺织品拒水拒油、耐黄变、抗紫外功能整理是国内外纺织品提高附加值的方向之一。为了从根本上解决聚氨酯交联剂黄变问题及增加面料的抗菌、抗紫外功能，达到耐黄变/抗紫外的双重功能，在不改变或较少改变整理工艺的前提下，我们选择耐光性好的1, 6-己二异氰酸酯HDI、聚乙二醇、纳米TiO2颗粒等为原料合成日久不变黄、抗紫外且不降低拒水拒油性的聚氨酯交联剂，再经过经传统轧－烘－焙整理工艺后，纳米TiO2颗粒均匀“裸露”在纤维表面，从而提高功能面料的耐黄变性能和抗紫外性能，提高织物的服用性能，此前景将十分广阔，市场价值将十分巨大。
