纳米自清洁整理剂及其应用的研究

【摘要】：本文重点讨论了纳米自清洁技术的理论基础,通过模拟荷叶效应,设计出两种纳米自清洁整理剂——纳米防污自清洁整理剂和纳米抗菌自清洁整理剂。依据扫描隧道显微镜(scanning tunnel microscope)及Zeta电位测试分析了纳米粒子在整理剂中的分散稳定性,指出了两种纳米自清洁整理剂体系的最佳构成。 在设计纳米防污整理剂过程中,使用有机氟整理剂来塑造低表面张力的拒水表面,借助极大比表面积的纳米SiO_2粒子来提高粗糙因子,以构造出合适的微结构形成粗糙表面。通过使用硅烷偶联剂使纳米SiO_2分散稳定,并起到连接纳米SiO_2与有机氟整理剂的作用。通过STM观察到纳米SiO_2在整理剂中的粒径在100nm内。 通过正交试验优化工艺,得到纳米防污自清洁整理剂的主要组成配方:有机氟整理剂用量为60g/L,硅烷偶联剂用量为2g/L,纳米SiO_2用量为8g/L,分散剂用量为20g/L。该纳米防污自清洁整理剂与水接触角可达到158°,拒油等级为5级,经水洗后不经熨烫或焙烘与水接触角可达到145°,拒油等级水洗后可达5-级,且透气性变化不大。 在设计纳米抗菌自清洁整理剂的过程中,使用纳米ZnO粉体作为基本的抗菌剂,通过添加有机氟整理剂使其具有拒水拒油性来提高其抗菌效果,因此,制备的纳米抗菌整理剂不仅拒水拒油而且抗菌,最终达到自清洁功效。同样通过硅烷偶联剂起到分散纳米ZnO粉体与“架桥”的作用。并通过STM观察到纳米ZnO在整理剂中的粒径在100nm内。 经正交试验得出制备纳米ZnO抗菌自清洁整理剂的最优工艺,主要组成配方:有机氟整理剂用量为60g/L,硅烷偶联剂用量为2g/L,纳米ZnO的用量为8g/L,该纳米防污自清洁整理剂与水接触角可达到165°,拒油等级为5级,经水洗后不经熨烫或焙烘与水接触角可达到146°,拒油等级可达到5-级,抑菌率能达到89%以上,且透气性变化不大。 把制备的两种纳米自清洁整理剂整理到棉、毛、棉绒等织物上测试其拒水拒油性,结果与水的接触角都能达到150°以上,拒油等级在5级,因此,具有广泛的适用性。 【关键词】：纳米ZnO 纳米SiO_2 自清洁 荷叶效应 整理剂 织物
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TS195.2
【目录】：

• 第一章 绪论10-13
• 1．1 国内外发展概况10-11
• 1．2 研究目的及现实意义11
• 1．3 本课题的研究内容11-13
• 1．3．1 纳米材料的优选11
• 1．3．2 纳米粉体分散稳定性研究11-12
• 1．3．3 纳米自清洁整理剂的设计思路12
• 1．3．4 纳米自清洁整理织物的服用性能12-13
• 第二章 纳米自清洁技术的理论基础13-27
• 2．1 纳米技术13-15
• 2．1．1 表面效应(表面和界面效应)13-14
• 2．1．2 体积效应(小尺寸效应)14
• 2．1．3 量子尺寸效应14-15
• 2．2 荷叶效应15-16
• 2．3 拒水拒油机理16-17
• 2．3．1 接触角的定义16-17
• 2．3．2 粗糙度因子17
• 2．4 纳米材料超疏水性机理17-18
• 2．5 抗菌机理18
• 2．6 纳米粒子的分散稳定18-21
• 2．6．1 纳米粒子的团聚18-19
• 2．6．2 纳米粒子的分散19-21
• 2．7 偶联剂及其偶联机理21-25
• 2．7．1 偶联剂的种类21-24
• 2．7．2 偶联剂用量24-25
• 2．8 纳米粒子的性状检测25-27
• 2．8．1 STM25-26
• 2．8．2 Zeta电位26-27
• 第三章 试验部分27-31
• 3．1 试验材料及药品27
• 3．2 试验设备及仪器27-28
• 3．3 测试方法28-31
• 3．3．1 拒水性能测试28
• 3．3．2 织物拒油等级测试28-29
• 3．3．3 织物拒污性能测试29-30
• 3．3．4 织物抗菌性能测试30
• 3．3．5 织物透气性能测试30
• 3．3．6 织物耐久性能测试30
• 3．3．7 STM测试30
• 3．3．8 电泳仪测试30-31
• 第四章 纳米防污自清洁整理剂的研究31-50
• 4．1 前言31-33
• 4．1．1 防污整理剂的发展现况31
• 4．1．2 纳米粒子的优选31-32
• 4．1．3 纳米防污自清洁整理剂的设计思路32-33
• 4．2 试验安排33-37
• 4．2．1 观察纳米粉体的表面形貌33
• 4．2．2 偶联剂的选择33-34
• 4．2．3 加料方式的选择34-35
• 4．2．4 正交工艺优化设计35-36
• 4．2．5 主因素对纳米防污自清洁整理剂的影响规律36
• 4．2．6 纳米防污自清洁整理剂的分散稳定性测试36-37
• 4．3 结果分析37-49
• 4．3．1 纳米粉体的检测37-38
• 4．3．2 偶联剂的确定38-40
• 4．3．3 加料方式的确定40
• 4．3．4 正交试验结果优化分析40-47
• 4．3．5 纳米防污自清洁整理剂的分散稳定性分析47-49
• 4．4 小结49-50
• 第五章 纳米抗菌自清洁整理剂的研究50-66
• 5．1 前言50-53
• 5．1．1 抗菌整理的发展现状50-51
• 5．1．2 纳米无机抗菌剂51-52
• 5．1．3 纳米抗菌自清洁整理剂的设计思路52-53
• 5．2 试验安排53-55
• 5．2．1 观察纳米粉体的表面形貌53
• 5．2．2 纳米抗菌自清洁整理剂的制备方法53
• 5．2．3 正交工艺优化设计53-54
• 5．2．4 主因素对纳米抗菌自清洁整理剂的影响规律54-55
• 5．2．5 抗菌性能测试55
• 5．3 结果分析55-65
• 5．3．1 纳米粉体的检测55-56
• 5．3．2 偶联剂的确定56-58
• 5．3．3 正交试验结果优化分析58-63
• 5．3．4 纳米自清洁整理剂的分散稳定性分析63-64
• 5．3．5 抗菌性结果分析64-65
• 5．4 小结65-66
• 第六章 纳米自清洁整理织物综合性能分析66-71
• 6．1 前言66
• 6．2 测试项目与结果分析66-69
• 6．2．1 纳米自清洁整理剂整理到织物上的性能对比66-68
• 6．2．2 纳米自清洁整理剂耐久性测试68-69
• 6．2．3 纳米自清洁整理剂对织物适用广泛性测试69
• 6．3 小结69-71
• 全文总结71-72
• 参考文献72-75
• 研究生期间发表的论文75-76
• 致谢76-77

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

纳米氧化物对纯棉织物抗皱整理效果影响规律的研究    赵海洋

防污自洁织物的研制及拒水拒油耐久性的研究    章媛媛

纳米颗粒团聚的控制    冯拉俊,刘毅辉,雷阿利

纳米粒子表面改性的研究进展    李春霞,李立平,酒金婷,王柏华

纳米技术与纺织产业升级    李继泉

柱状结构阵列碳纳米管膜的超疏水性研究    李书宏,冯琳,李欢军,翟锦,宋延林,江雷,朱道本

从自然到仿生的超疏水纳米界面材料    江雷

纳米粉体表面改性技术及应用    李爱元,徐国财,邢宏龙

纳米二氧化硅的开发与应用    刘俊渤,臧玉春,吴景贵,王明辉

无机纳米抗菌剂的应用与前景    胡圣飞,刘清亭

影响粉体表面改性效果的主要因素    郑水林

纳米粉体团聚的原因及解决方法    杨春光,乔爱平,侯金飚,赵永红

化学还原法制备纳米金属粉的几点考虑    彭少方,张昭

高性能机载雷达罩材料的研究进展    宫兆合,梁国正,王旭东

环氧树脂/纳米SiO_2复合材料摩擦学性能与正电子湮没谱的研究    齐陈泽,高辉,阎逢元,胡幼华,孙旭东,刘维民,郑小明

聚合物/纳米粘土插层复合材料的研究进展    蒲侠,张兴华,周彦豪,童速玲

纳米粒子填充PTFE摩擦副材料的研究进展    车剑飞,汪信,陆路德,杨绪杰

聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料研究进展    唐红艳;王继辉;

聚碳酸酯超疏水表面的构建及其表征    万芒;

间苯二酚蓝在溴化十六烷基三甲铵上Langmuir吸附研究    沈荣,郜洪文,郑立新

PVA软模板法制备纳米硒    史洪伟;王红艳;张莉;

纳米碳酸钙的生产    魏绍东

金属仿生超疏水表面的制备及应用    吴洁;张友法;余新泉;

聚氨酯/纳米CaCO_3复合材料抗冲蚀磨损性能研究    陈宝书;栾道成;赵正平;

纳米吸波材料在人体防护中的现状及发展方向    陈小立;阎克路;赵择卿;

纳米ZnO防紫外与抗菌织物的研究    周璐瑛;

纳米抗菌防污技术及其在卫生自洁纺织品生产中的应用    李毕忠;陈万青;潘志光;

纳米技术在羊绒织物上的应用    陆凯;解芳;

纳米三防整理的原理与实践    王尚美;

纳米抗紫外织物整理研究    商世广;王进美;

纳米材料及纳米技术在纺织中的应用    许冠一;陆凯;

聚(丙烯腈-乙酸乙烯酯)／黄粘土纳米复合材料研究    祖丽华;李青山;

核壳结构纳米功能复合材料的制备、结构及性能研究    卫秀成

纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究    张勇

微化蒙脱土悬浮液的制备及其处理材性能和表征    姜卸宏

纳米材料的制备及其在电化学生物传感器中的应用    秦霞

纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究    赵佳飞

纳米掺锑氧化锡（ATO）粉体制备及其浆料稳定性    刘述忠

电气石/Al_2O_3复合材料的制备及其红外辐射性能研究    卢琪

SiO_2@（Zn，Sr）_2SiO_4: Re~（3+）（Re=Eu，Dy）材料制备及发光性能研究    邬洋

纳米二氧化硅颗粒肺毒性及其相关机制研究    蔺新丽

聚氨酯/纳米无机复合材料的制备与性能研究    高晓燕

纳米SiO_2粉体/聚丙烯酸酯复合乳液的制备及性能研究    方小兵

Gemini型季铵盐表面活性剂的合成及性能研究    王文天

超临界CO_2辅助制备有机/无机纳米复合材料    李宗鹏

水合肼液相还原法制备纳米铜粉的研究    李强

一维取向纳米ZnO阵列的制备及其在纳米发电机中的应用    张竞

一维ZnO半导体纳米线的制备与场发射特性研究    张欢

微表处混合料路用性能室内试验研究    郑如岩

BaTiO_3、SrTiO_3及Ba_（1-x）Sr_xTiO_3纳米材料的制备研究    项尚

应力对纳米晶光电性能影响的研究    储建根

块体纳米晶金属材料表面微观结构表征    常鹏程

超细黑索今在水中的分散性研究    韩爱军,李凤生,宋洪昌,聂福德

ZnO纳米材料的p型掺杂研究进展    唐海平;马权;何海平;叶志镇;Park Ji-Yong;

纳米材料应用技术的新进展    王淼,李振华,鲁阳,齐仲甫,李文铸

仿荷叶织物的创新整理工艺及其性能研究    王静;

滑石/透闪石复合填料表面改性研究    郑水林,钱柏太,卢寿慈

功能性纺织品新型后整理技术研究动向    谢孔良

羊绒制品染整工艺发展新思路    李志刚

防水防油整理剂的生态问题及其对策    高琴文;朱泉;郭玉良;邵燕军;

反应型有机氟防水防油整理剂的协同效应研究    谢孔良,高殿权

环氧交联剂EH对苏木植物染料的固色作用    周家伟;程万里;

环境友好型阻燃纤维素纤维的研究    程博闻

超拒水、防紫外功能型织物的研究    尉霞

磷系阻燃剂的合成及阻燃Lyocell纤维的研制    任元林

用环氧交联剂EH提高天然染料苏木染色牢度的研究    周家伟

单分散纳米氧化物分散液的制备与表征    白凡飞

无甲醛抗皱整理剂的制备及应用    任春莲

具有微纳米结构超疏水表面润湿性能研究    徐建海

棉织物有机氟拒水拒油整理及纳米粉体抗静电改性研究    刘振波

水性高分散纳米光触媒二氧化钛的制备及其在纺织品上的应用    田坤

纳米材料及其在聚合物改性中的应用    郭卫红,李盾,唐颂超,苏诚伟,徐种德

表面活性剂工业应用新探——制备超细碳酸钙    邓丽,吉捷,蒋惠亮,殷福珊

纳米复合涂料的研究进展    刘福春,韩恩厚,柯伟

银型无机抗菌剂的发展及其应用    冯乃谦,严建华

低填充SiO_2/聚丙烯纳米复合材料的拉伸特性    吴春蕾,章明秋,容敏智

Al_2O_3-SiO_2-TiO_2薄膜的表面改性-偶联剂反应    曾智强,萧小月,桂治轮,李龙土

SiO_2—PEG体系的溶胶──凝胶过程及物化特性    孙继红,章斌,范文浩,吴东,孙予罕

用高能球磨制备氧化铁/聚氯乙烯纳米复合材料    陈春霞,钱思明,宫峰飞,王宗篪,姜继森,杨燮龙

用超重力法制备纳米二氧化硅    贾宏,郭锴,郭奋,邹海魁,陈建峰

超细粉体粒度分析的分散条件比较    谭立新,蔡一湘

自清洁纺织品开发进展    李芮;

智能涂层——类生物表面活性智能涂层    李健;王颖;高新蕾;

自清洁防雾玻璃    刘付胜聪,李玉平

纳米SiO_2表面聚合物接枝改性的研究    钱家盛,姚日生

自清洁陶瓷光催化降解油酸特性的研究    刘平,周廷云,王心晨,付贤智

SiO_2纳米复合材料研究进展    郑亚萍,宁荣昌,张爱波

纳米ZnO对纳米ZrO_2(8Y)致密特性及电导率影响研究    刘毅,劳令耳,袁望治,黄英才

纳米SiO_2低温稻壳灰用于混凝土的研究    欧阳东

环保型抗菌防霉涂料的研制    卢君,李玉平,郑廷秀,肖汉宁

跨世纪高新科技纳米材料一员纳米SiO_2    刘景春,韩建成

纳米SiO_2在聚酯熔体中的分散性能的研究    杨光福;柯扬船;

电化学溶解锌阳极法制备纳米ZnO    周幸福;韩爱杰;褚道葆;林昌健;

纳米TiO_2自清洁玻璃的现状与前景    崔晓莉;

纳米ZnO对建筑涂料的改性研究    咸才军;郭保文;

纳米SiO_2/丙烯酸UV屏蔽透明涂料的制备及性能研究    陈国新;赵石林;

纳米SiO_2表面接枝聚乙二醇复合体系的制备与表征    唐建国;王瑶;王玲远;杨波;

自组装法制备天然胶乳/纳米SiO_2复合材料及其表征    李思东;李程鹏;蔡鹰;钟杰;杨磊;

纳米ZnO光催化降解染料的研究    樊岫珊;刘金凤;刘忠文;刘昭铁;

Ni-P-纳米SiO_2化学复合镀工艺初探    尹国光;康福家;

纳米SiO_2的制备及摩擦学性能    霍玉秋;闫玉涛;翟玉春;韩跃新;

自清洁涂料：让城市更靓丽    王秀兰

自清洁涂料：让城市更靓丽    张小平

巴斯夫开发出自清洁薄膜    刘志强

复旦自清洁涂料投放市场    花一华

实用化纳米自清洁玻璃走进建筑市场    本报记者 李智更

荷叶效应——涂料领域的新突破    记者 陶晓 通讯员 张雪梅

中科纳米：自清洁玻璃产业化先锋    记者 张立君

中铁电气化局一公司成功研制自清洁防覆冰相变涂料    通讯员 张薇 宫济杰

荷叶效应    萧斌臣 张华 张建振

空调“自清洁” 效果不理想    本报记者 徐伟

改性氧化硅基发光材料及其发光机理研究    徐光青

纳米SiO_2的表面处理及其填充LLDPE复合材料的结构与性能研究    黄玉强

纳米压印及MEMS仿生功能表面制备的研究    范细秋

尼龙66/SiO_2纳米复合材料的界面结构与性能研究    徐翔民

微纳粉体对水泥物理力学性能的影响及机理研究    卢忠远

聚苯乙烯掺杂纳米TiO_2和SiO_2材料的制备、表征和性能研究    桑晓明

半导体无机纳米材料的光学特性及其应用研究    汪斌华

纳米ZnO基气敏元件制备及在易燃、易爆物检测中的应用研究    桂阳海

载银4A沸石抗菌剂及载银锌纳米SiO_2抗菌纤维的制备、结构与性能的研究    侯文生

烷基二苯醚双磺酸钠的合成、性能及应用研究    李奠础

纳米自清洁整理剂及其应用的研究    赵晓娣

纳米SiO_2改性脲醛树脂的研究    杨桂娣

新型环保聚氨酯防水涂料的制备及其改性的研究    颜永斌

LLDPE/纳米SiO_2复合材料的力学性能和光学性能研究及模量—组成关系的理论模拟    张彦奇

纳米二氧化硅/MC尼龙6原位复合材料的制备及其结构与性能研究    蔡力锋

热转印膜用离型剂的制备与性能研究    钱丹丹

纳米SiO_2的改性及其在紫外光固化胶粘剂中的应用    郑志鹏

PET/SiO_2纳米复合材料的制备及性能研究    王孝龙

纳米无机物/苯丙复合乳液的合成、结构及性能研究    周向东

Sol-Gel法制备PI-SiO_2纳米复合薄膜及结构与性能研究    姜立忠