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1、納米技術(shù)在織物功能性整理中應(yīng)用有關(guān)問題的探討yd9307楊棟樑全國染整新技術(shù)應(yīng)用推廣協(xié)作網(wǎng)原載:全國染整新技術(shù)應(yīng)用推廣協(xié)作網(wǎng)簡訊2007/10;1-12一、納來技術(shù)的由來[1-4]1959年諾貝爾物理學(xué)獎金獲得者理查德·費(fèi)曼在一次演講中提出:"如果人類能夠在原子/分子尺度上來加工材料和制造裝置,我們將有許多激動人心的新發(fā)現(xiàn)"。這是關(guān)于納米科技的最早夢想。德國于1984年首先研制出第一種金屬納米材料,美國在1987年也研制成氧化鐵納米材料,第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議于199O年在美國巴爾的摩召開,這標(biāo)志著納米科學(xué)的誕生,以及納米科學(xué)正式成為材料科學(xué)的一個新的分
2、支。以上取得的成就與上世紀(jì)80年代開始掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)的問世,能精細(xì)地研究這一尺寸范圍物質(zhì)結(jié)構(gòu),從而極大地推動了這一領(lǐng)域的研究是休戚相關(guān)的。以致隧道顯微鏡的發(fā)明人Binming和Rohrer也榮獲了1986年諾貝爾物理獎。世界上主要發(fā)達(dá)國家公認(rèn),納米技術(shù)是本世紀(jì)最有發(fā)展前途項目之一,都表示出極大的關(guān)注,并投入了巨資,加快了納米技術(shù)的研究和應(yīng)用步伐。如美國己有30多所大學(xué)在研究納米技術(shù)??肆诸D政府時期設(shè)立了美國國家納米技術(shù)計劃(NNI),2001年撥款約5億美元。布什政府時期也大量撥款。他們希望在10年內(nèi),用納米纖維做的服裝中埋
3、入傳感器和微型計算機(jī)進(jìn)行生命信息、色彩變化,戰(zhàn)場隱蔽方面的監(jiān)測,并具備高度防彈性和穿著舒適性。其它,德、法、英諸國在2000年在納米技術(shù)也花費(fèi)了約1.64億美元,2002-2006年歐洲計劃撥款12億美元。納米技術(shù)在紡織品上應(yīng)用的研發(fā),似乎有兩個中心基地,一是美國的Nano-tex,另一是瑞典的TexnologNano。Nano-tex是由美國著名紡織企業(yè)Burlington公司參與組建的,專門從事納米紡織品的開發(fā)。不久前,已有五大系列高新紡織品投放市場,并在全球建立了Nano-tex商標(biāo)行銷。如:1、Nano-Care是一種耐洗50次的易護(hù)理整理產(chǎn)品(Ca
4、refreeFinishing);2、Nano-Pel是耐洗的拒油拒水整理產(chǎn)品;3、Nano-Dry是合成纖維的親水性整理產(chǎn)品;4、Nano-touch是具有合成纖維和天然纖維兩者優(yōu)點的產(chǎn)品;5、Nano-Press是耐久尺寸穩(wěn)定性的棉織物。1992年,我國已將納米材料科學(xué)作為重大基礎(chǔ)研究列入國家攀登計劃。自2001年以來,每年召開的"功能性紡織品及納米技術(shù)研討會",從一個側(cè)面反映了我國紡織工業(yè)對納米技術(shù)的期待?;诩{米材料的量子尺寸效應(yīng)以及其特異的性能,是理想的功能整理劑開發(fā)的材料庫,由它開發(fā)的防紫外線、遠(yuǎn)紅外、抗菌防臭等功能整理產(chǎn)品,正在被廣泛地應(yīng)用中;
5、其中某些材料具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的光催化性材料,尤為引人關(guān)注。納米材料在功能性整理劑領(lǐng)域中是一個新成員,通過摻雜(擔(dān)載)和不同納米材料復(fù)合等加工,不難集多功能于一身,以致納米技術(shù)在當(dāng)今功能性整理中最活躍的部分,這方面的研究成果文獻(xiàn)報導(dǎo)甚多。本文擬對納米技術(shù)在應(yīng)用過程中的有關(guān)問題及其可能存在的潛在性安全問題作些簡要敘述,以引起業(yè)界同人們注意,不妥之處請指正。二、納米材料在功能性整理應(yīng)用中的問題[5-6]應(yīng)用納米材料己制備了多種功能性合成纖維。將具有異特性能的納米材料(顆粒)均勻地施加在天然纖維或常規(guī)合成纖維的紡織品(或纖維)表面,使之產(chǎn)生與施加納米材料同樣性能和一定
6、耐久性的方法,這就是納米技術(shù)在功能整理方面的應(yīng)用。納米功能性合成纖維與納米功能性整理兩者差別,主要是納米材料在纖維或織物上納米材料的均勻分布部位不同。一般講納米功能性合纖中的納米材料是均勻分布的(除皮芯結(jié)構(gòu)外),而納米功能性整理,則納米材料僅僅附著于纖維表面,也有一些研究人員提出可能有些會進(jìn)入多孔纖維的微孔中。納米材料用于合成纖維和功能性整理,由于具體加工條件不同遇到的問題可能各異;但有些問題是共同的,如由于納米顆粒巨大的表面能引起的團(tuán)聚,以及納米微粒本身的親水疏油性能與纖維(基質(zhì))的結(jié)合力很弱的問題等等。以下就功能性整理中應(yīng)注意的問題作簡要敘述:l、制備均
7、勻分散的施加液[7-18]納米顆粒引起團(tuán)聚的原因是多方面的,其機(jī)理尚須進(jìn)一步研究,而以下幾點是大家公認(rèn)的:(1)分子間力,氫鍵、靜電作用等引起微粒聚集;(2)微粒間的量子隧道效應(yīng),電荷轉(zhuǎn)移和界面原子的相互偶合,使微粒極易通過界面而發(fā)生相互作用和固相反應(yīng)而團(tuán)聚;(3)由于納米顆粒的比表面積巨大,與空氣或各種介質(zhì)接觸后,極易吸附氣體、介質(zhì)與之作用而失去原來的表面性能,導(dǎo)致粘連與團(tuán)聚;(4)表面能高,接觸界面較大,使晶粒生長速度加快,因而微粒尺寸很難保持不變。為了防止團(tuán)聚,在納米微粒制備過程的體系中己加入防絮凝劑,表面活性劑,螯合劑等增加納米微粒間斥力,阻止發(fā)生團(tuán)
8、聚??墒牵谑褂眠^程中,也須進(jìn)行表面修飾,改善其表面