纳米TiO2-壳聚糖对柞蚕丝结构与性能的影响.pdf
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1、第2 8 卷第8 期 2 0 0 7 年8 月 纺织学报 j o u m a l0 fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 8 A u g 2 0 0 7 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 8 0 0 1 5 - 0 4 纳米T i 0 2 一壳聚糖对柞蚕丝结构与性能的影响 路艳华1 2 ,林红2 ,陈宇岳2 ,甄文2 ( 1 。辽东学院材料科学与化学工程学院,辽宁丹东1 1 8 0 0 0 ;2 苏州大学材料工程学院,江苏苏州2 1 5 0 2 1 ) 摘要制备了粒径分布为3 0 一6 0n m 的纳米T i
2、0 2 壳聚糖分散处理液,用该处理液对柞蚕丝进行改性,研究改性 后柞蚕丝的结构与力学性能。结果表明:所制备的处理液中纳米7 r i 0 2 微粒分散良好;处理液中的柠檬酸和马来酸 酐作为交联剂与柞蚕丝和壳聚糖之间发生交联反应,柞蚕丝经处理后结晶度提高并有B 化趋势;处理后柞蚕丝纤 维的纵向表面具有轻微的纵向条纹;其力学性能包括断裂强度、断裂伸长率、弹性模量和断裂功均有一定程度的 提高。 关键词纳米T i 0 2 ;壳聚糖;柞蚕丝;力学性能 中图分类号:髑1 0 2 6 文献标识码:A E 仃e c to fn a 肿- T i 0 2a n dc 1 1 i t o s a no nt l l
3、 es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so ft u s s a l ls n k LuY 锄h u a l ”,u NH o n 乎,c H E NY u y u e 2 ,z H E Nw e n 2 ( 1 c D Z 垤eo ,胍如砌ZS c 诒,犹口以( m 池z 胁归批咖,胁把m “n 西培跏觇r s 蚵,眈,渤n g ,厶砌曙 1 1 8 0 0 0 ,观打m ; 2 s c 砌o z 矿 妃耙砌fE ,l g 讯B 矾n g ,s o D 如“ 觇幅蚵,s E 幽舭,肠7 译2 1 5 0 2 I ,仍打m ) A b s t r
4、a c tT h ed i s p e r s e dt r e a t m e n ts o l u t i o nc o n t a i n i n gn a n o T i 0 2 诵山s i z ed i s t r i b u t i o n 啪舀n gf b m3 0t o 6 0n ma n dc h i t o s a nw a sp r e p a r e da n d 印p l i e dt ot h em o d i 6 c a t i o nt r e a t m e n to ft h et u s s a hs i l k6 b e r T h e s t m c
5、t u r ea n dm e c h a n i c a lp I o p e n i e so ft h et I e a t e df i b e r sw e 弛s t u d i e d T h er e s u l t si n d i e a t e dt h a tn a n o p a n i c l e s w e r ed i s p e r s e dh o 瑚【o g e n e o u s l ya n dt h ec i t 矗ca c i da n d m a l e i ea n h y d d ea sc m s sl i n k e r si nt r e
6、 a t m e n ts o l u t i o n r e a c t e dw i t ht u s s a hs i l ka n dc h i t o s a n 1 1 l ec r y s t a l l i n i t y0 ft r e a t e dt u s s a l ls i l kf i b e rw a si n c r e a s e d 锄dm o r ep s h e e ts t m c t u r ew a sf o m e d hw a sa l s of o u n dt h a tt h el o n g i t u d i n a lm o r
7、p h o l o g yo ft h et u s s a ls i l kf i b e rt r e a t e d w i t hn a n o T i 0 2a n dc h i t o s a ns o l u t i o nh a ds l i g h tl o n 舀t u d i n a ls t r i p e ,a n dt h em e c h a n i c a lp I o p e r t i e si n c l u d i n g b r e a k i n gs t r e n 乎h ,b r e a k i n ge l o n g a t i o n ,
8、i n i t i a lm o d u l u sa n db r e a k i n gw o r ko ft h et r e a t e ds i l kf i l a m e n t sw e r e i n c I e a s e dt os o m ee x t e n t K e yw o r d s n a n o T i 0 2 ;c h i t o s a n ;t u s s a hs i l k ;m e c h a n i c a lp m p e n y 纳米T i O ,无毒,无味,耐热,耐腐蚀,化学稳定 性好。,具有防紫外线b 。5 。、光催化抗菌消臭、净化
9、甲醛。和自清洁f 7 等多方面的功能。壳聚糖具有无 毒、无味及良好的生物降解性,在纺织方面还具有抗 皱淄、抗菌性一以及可使染色增深、固色等作用。“1 。 由于纳米T i O ,具有大量的表面羟基,与壳聚糖分子 之间可产生较强的氢键作用,有利于纳米T i 0 ,在壳 聚糖中的分散。将纳米T i O :和壳聚糖制成无机一 有机纳米复合材料,可集无机相的刚性、尺寸稳定性 及热稳定性和有机相壳聚糖的上述特性及纳米粒子 的诸多特性于一体。柞蚕丝为天然纤维,具有天然 的奶黄色,单纤粗,弹性好,其织物丰满,风格粗犷、 华丽,服用舒适,但其易皱、易泛黄、功能化程度较低 的弱点限制了它的应用J ! 。 本文采用
10、纳米T i O ,一壳聚糖处理液对柞蚕丝进 行处理,研究了处理液中纳米粒子的粒径分布、微粒 收稿日期:2 0 0 6 1 0 一2 0修回日期:2 0 0 7 一0 4 0 2 基金项目:辽东学院科研基金项目( 2 0 0 6 - z l O ) 作者简介:路艳华( 1 9 6 3 一) ,女,副教授,博士生。主要研究方向为纤维材料改性及染整技术。陈宇岳,通迅作者,E m a i l c h e n y y 叭d a e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove t
11、he watermark 1 6 纺织学报第2 8 卷 形态以及处理后柞蚕丝纤维的微观形态、结构特征, 力求通过纳米材料改性来提高柞蚕丝的力学性能。 l实验部分 1 1实验材料 脱胶柞蚕丝线:脱胶率1 3 8 。 主要试剂:柠檬酸、钛酸四丁酯( T i ( O B u ) 。) 、马 来酸酐、无水乙醇、冰乙酸、H :O :、s p a n 8 0 和氢氧化 钠,均为化学纯。 1 2 样品制备 纳米T i O ,溶胶:取1 0m L 醋酸和1 0 Om L T i ( 0 B u ) 。溶于1 0 0m L 无水乙醇中制成溶液A ,另将 0 3m LH C l 和2 0m L 去离子水加入1 0
12、m L 无水乙醇 中制成溶液B ,然后在强烈搅拌状态将溶液B 逐滴 加入溶液A ,在室温下继续搅拌2h ,最后用H c l 将 溶液的p H 值调节至4 ,得到稳定、透明的淡黄色 T i o ,溶胶。 低分子量壳聚糖:取5g 黏均分子量为2 4 1 0 5 原料壳聚糖,加入盛有3 0 0m L2 乙酸的四口烧瓶 中,8 0 下充分搅拌使其溶解,用滴液漏斗在O 5h 内逐渐滴入3 0m L 质量分数3 的H 20 2 ,继续反应 lh ;冷却反应液,逐渐滴加4m o l 儿的N a 0 H ,将p H 值 调至l O ,使壳聚糖沉淀出来。抽滤得固相产品并在 4 0 下真空干燥。降解后得到黏均分子
13、量为1 5 1 0 4 、脱乙酰度9 2 的壳聚糖。 处理液:将低分子量壳聚糖5g L 、柠檬酸 2 0 L 、马来酸酐l O L 、纳米T i 0 2 5 L 以及适量表 面活性剂S p a n 一8 0 混合,充分搅拌3 0I I l i n ,制得纳米 T i O ,一壳聚糖处理液。 柞蚕丝处理:在室温下采用纳米T i 0 2 一壳聚糖 处理液浸渍柞蚕丝3 0m i n ,浴比l :5 0 ,8 0 预烘 5l I l i n ,1 6 0 焙烘31 1 1 i n ,充分水洗,再用超声波清洗 器清洗3m i n ,脱水,8 0 烘干。 1 3 测试方法 1 3 1 粒径分布测试 采用)
14、 P5 0 0 l 型激光粒度分布仪( 英国马尔文公 司) 于2 5 测定纳米T 峨颗粒的粒径尺寸及分布。 1 3 2 形态观察 采用S 一5 7 0 型扫描电子显微镜( 日本日立公 司) ,分辨率3 5n m ,加速电压1 2k V ,于温度2 0 、相 对湿度6 5 条件下,样品镀金处理后置于电镜下 观察。 1 3 3 红外光谱测试 将所测样品剪成粉末用K B r 压片,采用N i c o l e t 5 7 0 0 型红外光谱仪测试,扫描次数3 2 次,分辨率为 4c m 。样品图谱采用透过率模式,测定范围为 40 0 0 4 0 0c m 。 1 3 4X 衍射测试 采用x 7 P e
15、 r t P r oM P D 型x 射线衍射仪( 荷兰帕 纳科公司) ,管电压4 0k V ,管电流3 0m A ,扫描速度 2 ( 。) H l i n ,扫描范围5 。4 5 。 1 3 5 力学性能测试 采用3 3 6 5 万能材料拉力机( 英国I n s t r o n 公司) , 样品于恒温恒湿( 2 5 ,6 5 ) 条件下平衡4 8h 后,测 试其断裂强度、断裂伸长率、弹性模量及断裂功。 2 结果与讨论 2 1 纳米T i O :的粒径分布 为了保证处理液中的T i O :为纳米状态,对其粒 径尺寸及粒径分布情况进行了分析。图l 为纳米 T i O :一壳聚糖处理液中纳米微粒的
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