自清洁荧光面料的开发【毕业设计+开题报告+文献综述】.doc

1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 自清洁荧光面料的开发 所在学院 专业班级 纺织工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要 ： 随着生活水平的提高，人们对纺织品的功能性要求越来越高，为满足市场对功能性面料不断增长的需求，本课题研究一种兼具自清洁和荧光 功能的新型面料，通过精练剂和整理剂的筛选、复配及染整加工工艺条件改进等措施，对这种新型面料的前处理技术、自清洁和荧光整理工艺进行了探讨，并对这种面料的有关性能进行了测试，结果表明经自清洁荧光处理后拒油拒水性达到 4-5 级，荧光性能明显，织物强力有所下降，悬垂性有所改善，抗折皱性能有一定提高，织物重量有所下降。 关键

2、词： 自清洁，荧光，面料 II Development of fluorescent self-cleaning fabrics Abstract： With the improvement of living standards， people are increasingly demanding textile functional high functionality to meet the markets growing demand for fabrics， the subject of study a function of both the self-cleaning and a

3、 new type of fluorescent material， by scouring agent And the finishing agent of the screening， dyeing and finishing of complex measures to improve conditions， the first of this new material processing techniques， self-cleaning and fluorescence finishing process was discussed， and the relevant proper

4、ties of this fabric were tested the results showed that after treatment by fluorescence self-cleaning refuse to 4-5 grade oil resistant and water-based， fluorescence properties significantly， decreased fabric strength， improved drape， anti-wrinkle properties of a certain increase fabric weight decre

5、ased。 Keywords: self-cleaning fluorescent fabric III 目 录 1绪论 . 5 1.1概述 . 5 1.2自清洁研究的现状、成果及动态 . 6 1.2.1拒水拒油整理剂发展概况 . 6 1.2.2超细纤维在拒水拒油纺织品中的应用 . 6 1.2.3荷叶效应在拒水拒油纺织品中的应用 . 6 1.2.4纳米技术在拒水拒油纺织品中的应用 . 7 1.3 课题的研究内容、拟采取的研究方法、技术路线及研究难点与目标 . 8 1.3.1研究内容 . 8 1.3.2研究方法 . 8 1.3.3技术路线 . 8 1.3.4研究难点 . 8 1.3.5预期目标

6、. 8 2 自清洁荧光面料开发试验 . 9 2.1前处理 . 9 2.1.1 退浆 . 9 2.1.2 精练 . 10 2.1.3 烘干预定形 . 11 2.1.4 碱减量 . 11 2.2自清洁和荧光整理 . 13 2.2.1整理剂的选择 . 13 2.2.2整理剂的应用 . 14 2.2.3实验操作 . 14 3 自清洁荧光面料的性能测试与结果分析 . 15 3.1 试验材料及测试仪器 . 15 3.2 测试方法及步骤 . 15 3.2.1 抗皱织物的抗皱性测试 . 15 3.2.2 织物撕破强力 . 17 3.2.3 拉伸断裂强力 . 18 3.2.4 织物悬垂性 . 20 3.2.5

7、拒水拒油测试 . 21 4总结与展望 . 23 参考文献 . 24 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录 . 26 附录 A 自清洁荧光面料的市场问卷 . 26 附录 B 主要实验仪器 . 26 5 1 绪论 1.1 概述 纺织品在穿着过程中，很容易沾上污物。被沾污的纺织品不仅外观变差，而且造成透气透湿性下降，热传导性增强，甚至会促进微生物的繁殖和生长 ，导致舒适性及机械性能下降并影响人体健康。因此，人们都希望纺织品能尽量保持清洁卫生，不沾污。目前，尽管各类功能性纺织服装产品琳琅满目、层出不穷，但随着现代社会生活节奏的加快以及人们对生态健康问题的日益重视，那些舒适、美观、卫生、洗涤和保管方便

8、的纺织品始终是消费者普遍关注的焦点。从环保角度考虑，防污品既可减少洗涤次数，又可以减少洗涤剂及水的使用量，对保护环境和节约水资源可起到积极作用。因此，自清洁型面料的开发不仅可改善产品的外观风格、服用性能，而且能起到保护环境的作用。 荧光产品作为一种具有安全警示防护和识别 功能的高能见度产品 ， 其使用范围正不断得到扩展。该产品不仅在交通环卫公安等领域普遍使用，而且夜间作业及特种作业的人员也正逐步使用开来。用于人体穿着的这类产品以涂层居多，这类产品具有良好的荧光效果，但由于它的透气透湿性能较差，使得其使用范围受到限制，尤其是在高温天气状态下，着装者会感到闷湿，进而影响到作业者的身体健康和作业效率

9、。近年来，随着荧光染料的出现，带来了荧光面料的一次换代，以荧光染料染色得到的面料尽管其荧光效果比涂层面料稍差，但其良好的热湿舒适性使其更能广泛应用于对荧光要求不是特别严格的领域。 本课题选 用目前使用最为广泛的涤纶面料为基础研究对象，借鉴前人纳米技术在纺织开发中研究的成果，综合自清洁和 荧光整理 技术， 通过精练剂和整理剂的筛选、复配及染整加工工艺条件改进等措施，对 涤纶面料 的前处理技术、自清洁和荧光整理工艺进行探讨和研究，并对研究结果进行分析、测试， 以期能开发出具有良好性能的自清洁荧光面料。 6 1.2 自清洁研究的现状、成果及动态 1.2.1 拒水拒油整理剂发展概况 织物拒水整理的历史

10、源远流长。最古老又最经济的拒水整理方法，是用石蜡、铝盐等拒水剂，操作简单，成本低，可是没有耐久性。有机硅整理剂具有耐久 性和拒水性，而且整理后织物强度损失小，手感柔软，但没有拒油性。同时具有拒水拒油效果及耐久性的当属有机氟化合物。与有机硅类及烃类整理剂相比 ， 有机氟整理剂在表面活性、拒水拒油及防污性、抗静电性、耐洗涤性等方面具有显著的优点。自美国 3 M公司首先推出 “Scotchgard” 拒水拒油整理剂以来，各国著名化学品生产厂商也纷纷推出了相应产品，如美国杜邦公司，德国赫司脱（ Nuva），法国（ Ato Chem），日本旭硝子（ Asahigurad）和大金工业（ Unidyne）等

11、。 目前，含氟整理剂已成为织物拒水拒油整理剂的代表 性产品，在我国纺织企业得到了广泛应用。但是，国内生产的含氟整理剂大都是进口商品的改头换面，或经稀释或稍加复配而已，因此价格昂贵。另外，随着各发达国家和国际组织一系列关于在纺织品中限制甚至禁止使用各类有害物质的规定或条令的出台，环保型含氟拒水拒油整理剂的开发已是势在必行，如产品中不存在 AEPO 乳化剂和 AOX、 VOC等污染物；减少 PFOS/PFOA类化合物的使用量等。毫无疑问，解决问题的根本途径是开发绿色环保型 “ 三防 ” 和易去污织物及其配套整理剂，以替代目前普遍使用的有机氟类 “ 三防 ” 整理剂 。 1.2.2 超细纤维在 拒水

12、拒油纺织品中的应用 用超细纤维制成的高密织物，由于纤维直径很细，比表面积大，富含微孔等原因，即使不经涂层处理，也具有持久的拒水拒油及自清洁功能，并且质地轻盈，悬垂性好，手感细致柔软。 1.2.3 荷叶效应在拒水拒油纺织品中的应用 大自然赋予了荷叶出淤泥而不染的秉性，水鸟身体表面的羽毛不会被水润湿，这些生物学现象引起了人们的普遍关注。德国科学家通过扫描电镜和原子力显微镜对荷叶等万种植物的叶面微观结构进行观察，揭示了荷叶拒水自洁的原理，即 “ 荷叶效应 ” 原理。 “ 荷叶效应 ” 的秘密主要在于它的纳米或亚微米尺度的粗糙 表面结构，而不在于它的化学组成。研究发现，荷叶表面有许多亚微米级的乳头状凸

13、起，凸起间的凹陷处充满空气，而凸起和间隔处7 又被许多直径为 nm 左右的蜡质晶体所覆盖，使水不能进入叶面内部。亚微米级的粗糙表面以及纳米级的低表面张力蜡质晶体覆盖物是荷叶具有高度拒水自洁的根本原因。目前，根据 “ 荷叶效应 ” 原理，已经有关于成功利用等离子体、激光刻蚀等表面处理技术来形成聚合物或无机物超拒水表面膜的报道，部分具有 “ 荷叶效应 ” 的纺织产品也开发成功。毫无疑问，“ 荷叶型 ” 超拒水拒油和自清洁纤维及织物，在高技术纺织品上具有很大的应用潜力 。 1.2.4 纳米技术在拒水拒油纺织品中的应用 传统有机硅及有机氟拒水拒油整理剂，主要存在两个缺点： 在织物表面附着防水性材料会影

14、响到织物的透湿透气性和着装舒适性。 有机硅及有机氟拒水拒油整理剂中，含有对环境及人体健康境不利的成分。因此，利用纳米技术对织物进行拒水拒油整理，日益引起了人们的重视，尤其是天然纤维与纳米技术的结合。与传统的有机硅及有机氟拒水拒油整理剂不同，纳米防污整理剂以无机材料为主体，不含对人体有害的化学成分，且处理后的织物可保持原有的性能。纳米技术应用于织物拒水拒油整理是基于 “ 荷叶效应 ” 的原 理。经过纳米技术处理的服装面料，在表面形成犹如荷叶的粗糙结构，从而在织物表面构造出纳米结构的空气薄膜保护层，使织物具有超疏水、疏油的奇异特性。另外，均匀分布在织物表面的无机纳米粒子，不仅可以有效消除静电，阻止

15、尘埃的吸附；还可以离解空气中的氧，生成负氧离子，阻止或杀死有机物，防止有机生物垃圾生成 ， 从而起到防污抗菌的作用。 利用纳米技术开发拒水拒油织物已有相关报道并有产品问世。如瑞士 Schoeller Textile AG 公司采用溶胶 凝胶技术，将纳米粒子固着于织物表面，形成 “ 荷叶 ” 型的粗糙表面结构，从而获得超 拒水、拒油功能。美国 Nano-Tex 公司在棉织物表面接枝由一个个原子堆砌而成的纳米须晶 ， 用该技术处理后的棉织物具有抗皱、防雨及防污功能。瑞典TEXCOAT公司利用纳米处理技术研制出了可用于棉、麻、丝、羊毛等成衣织物上的防皱防水防污涂料。国内较为成功的产品主要是鄂尔多斯的

16、三防羊绒织物。 尽管目前人们对 “ 荷叶效应 ” 原理已有充分的认识，纳米技术也已在纺织业推广应用，但是利用纳米技术开发拒水拒油织物，特别是涤纶织物，在我国还处于起步阶段。其主要技术瓶颈之一是纳米功能颗粒在纺织材料表面的牢固附着 及 纳米尺度的均匀分散问 题，目前仍然没有得到彻底解决。已部分产业化的功能性整理剂，纳米粒子的均匀分散性较差，在纺织材料表面不能牢固附着，纳米材料的原有特性没有充分发挥，可控程度低，导致生产的连续性和产品质量的稳定性不够。 8 1.3 课题的研究内容、拟采取的研究方法、技术路线及研究难点与目标 1.3.1 研究内容 自清洁荧光面料加工技术路线研究；自清洁和荧光面料前处

17、理技术及工艺分析；自清洁和荧光整理剂的筛选、复配；自清洁和荧光整理工艺研究；自清洁荧光面料生产技术研究；自清洁和荧光面料性能测试和分析。 1.3.2 研究方法 在大量文献分析 研究的基础上，制定研究课题方案，并根据研究方案确定技术路线和试验方法与试验步骤。 1.3.3 技术路线 相关文献资料查阅、分析研究 制定研究方案 确定技术路线 自清洁与荧光整理剂的筛选 自清洁荧光面料加工工艺研究与产品开发 面料相关性能的测试、分析 1.3.4 研究难点 解决自清洁荧光处理后面料剩余强力值下降严重的关键技术问题。 1.3.5 预期目标 开发出一种具有自清洁荧光效果的新型服装面料。 9 2 自清洁荧光面料开

18、发试验 2.1 前处理 这次实验的荧光布是一块超细纤维织物， 在其因纤度细而带来很多优点的同时，也给染整后加工带来了新的挑战，如 难染深色（尤其是单丝纤度更小的超细纤维 ） ， 容易发生染色不匀、擦痕、边疵 ， 湿牢度、耐光牢度、升华牢度降低等问题。 造成这些染色加工间题的原因主要是由于染色处方不当，或前处理不充分、不均匀。虽然目前已有报道，通过增深处理、碱性染色、选择合适的工艺路线及染料等可解决这些问题口，但效果不很明显 ， 且各有其弊病。特别是若因前处理不当而造成的染色问题是很难在后加工中解决的。染色的前处理加工是非常关键的，有人经过研究，产品的质量和风格 80%取决于前处理加工。 前处理

19、工艺过程如下 ： 上浆坯布 退浆 精练和松弛 碱减量 （ 剥离开纤 ） 烘干预定形 无浆坯布 精练和松弛 烘干预定形 碱减量 （ 剥离开纤 ） 2.1.1 退浆 超细纤维织物上的浆料一般为聚醋、聚丙烯酸醋聚乙烯醇聚醋酸乙烯、梭甲基纤维素和淀粉等 ， 其中以使用聚醋和聚丙烯酸醋居多。由于经纱的纤维纤度很细 ， 使得上浆量较大 ， 要得到均匀和纯正的色泽必须去尽浆料。 退浆之前需了解织物上浆料的类型，如果无法从纺织厂获得坯布上浆的有关技术资料，可用试验测知。如在涤纶超细纤维上可用阳离子染料阿斯屈拉松红的着色试验来将聚酯类 浆和聚丙烯酸酯类浆区别开来。具体操作如下 ： 将待测物品置于烧杯中，加入含有

20、 0.5%Astrazon Red F3BL染料及冰醋酸溶液 ， 静置2-3min(浴比 1:60， ph值为 6-7)， 染色后用冷水洗清 ， 若试样呈艳红色 ， 说明坯布上的浆料是聚醋类或聚丙烯酸醋类 ， 否则为聚乙烯醇浆 ;再将染色试样放入试管中，用冷甲醇萃取三次，如试样仍呈艳红色表示为聚醋类浆料，若无色则可能是聚丙烯酸醋类浆料。 超细纤维织物退浆大多采用碱退浆 ，工 艺比较简单。聚酯浆料可以被水解 ， 但对电解质很敏感 ， 所以需用中性或弱碱性软水 （ 以纯碱或磷酸三钠调节 ph值至 8-8.5） ， 并添加非离子助剂 ， 便可洗净 ， 洗涤温度为 80 90 。但聚丙烯酸酷类浆料品种

21、很多 ， 性能10 各异。如用于一般喷气织机中的聚丙烯酸酷浆料 ， 可在纯碱中洗去 ， 但喷水织机用的聚丙烯酸醋浆料，则必须在烧碱液中才能充分去除。 洗涤浴的 pH值应保持稳定 ， 同时加入非离子助剂促使浆料洗净 ， 温度为 80-90 。由于超细纤维织物紧密 ， 纤维间隙很小 ， 而上浆率高 ， 溶液的润湿渗透困难 ， 因此在退浆时应先使浆料充分膨化 ， 尤其在连续前处理工艺中 ， 一般要增加预浸、轧堆工艺 （ 室温堆放 3-24h） ，退浆的洗涤可在平幅低张力平洗机上进行 ， 若在溢流机上进行 ， 应确保不沾污设备内壁。退浆效果可以用着色法来检验 ， 阳离子染料使聚醋和丙烯酸醋类浆料看色。

22、在 1gL BaSacryl Blue GL或 Astrazon Red F3BL， 80、 pH值为 4.5的染液中 ， 织物不着色或只轻微沾色 ， 则表示退浆充分 ， 若呈红色则织物上浆料含量较多 ， 会影响后步加工 ， 应重新退浆。 2.1.2 精练 超细纤维织物在织造过程中 ， 为改善纱线的平滑性能和防止产生毛羽而施加了大量的浆料和油剂、蜡质等 ， 所以在精练过程中必须达到以下两个目的 ： （ 1） 充分去除油剂和蜡质 ， 使残脂率低于 0.2%， 以消除发烟性、织物拒水性和可能造成染斑的隐患（ 2）为防止已脱落的油剂和浆料再沾附到织物上 ， 精练剂的选用及精练工艺都有其特殊性。 普通

23、合纤一般均以丙烯酸酯系浆料为主上浆 ， 而超细纤维织物则以施加矿物油、醋化油、蜡质类的复合油剂为主。因此超细织物的精练剂以表面活性剂的作用为主 ， 碱剂则作为助练剂使用 ， 表面活性剂靠渗透、乳化、分散、可溶化的洗净作用而去除油剂 ， 同时防止脱落的浆料和油剂再吸附。 （ 1）油脂萃取法：先将织物恒重 ， 再用溶剂将纤维上残存的油脂萃取后再恒重 ， 计算残脂率。 残脂率 =（ 萃取前织物重一萃取后织物重 ） / 萃取前织物重 100% 萃取溶剂可用乙醇或四氯化碳等 ， 我们曾对这两种溶剂的萃取效果作了比较 ， 在相同条件下萃取 3h， 其结果如下： 萃取剂 萃取前布重 萃取后布重 失重 残脂率（ %） 乙醇 2.7246 2.7200 0.0046 0.17 四氯化碳 2.7125 2.7097 0.0028 0.10 其中以四氯化碳作萃取液重现性好。 （ 2） 冒烟定量法：在气相色谱仪中加热纤维 ， 测定从纤维中挥发出来的气体 （ 冒烟量 ） ，