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抗紫外、隔热功能性纺织品制备方法及原理

时间:2015-12-28 10:39:32 来源:中国纺织网 点击量:37

  随着人们生活水平的提高,户外活动不断增多,由于户外环境复杂多变,对功能性纺织品的需求不断增加,其中具有抗紫外、隔热功能的纺织品就是重要的一种,此类纺织品通过涂覆抗紫外、隔热涂层来实现。

  1 涂层整理

  涂层整理是指在织物表面均匀地涂敷1层或多层高分子成膜物质,使其产生不同功能的一种表面加工技术。涂层可以改变织物外观,改变织物风格,增加织物功能。抗紫外、隔热涂层就是其中一种。

  涂层剂的种类不同,它的性能也不同。从化学结构方面,常见的涂层剂包括聚氯乙烯树脂(PVC)、聚丙烯酸酯涂层剂(PA)、聚氨酯涂层剂(PU)、天然橡胶和合成橡胶涂层剂。按使用的介质,可分为溶剂型和水分散型。其中PA和PU是两种常用的涂层剂。织物的涂层方法主要包括直接涂层、转移涂层、凝固涂层、泡沫涂层和层压等。涂层整理目前存在的主要问题是整理时采用的分散介质大部分为有机溶剂,具有易燃、有毒、价格较高等缺点,发展以水为分散介质的涂层剂是目前的发展方向。 

  2 抗紫外、隔热原理

  一束光照射到织物上时,常发生吸收、透过、反射等3种现象,即一部分被织物吸收,一部分在织物表面反射,其余则透过织物。抗紫外线原理是利用具有抗紫外性能的纳米粉体材料添加到涂料中并对织物进行整理,当光辐射到织物上时,小部分透过织物,绝大部分被纳米粉体材料反射或吸收。隔热机理可以分为阻隔型、反射型、辐射型。其中反射型研究最多,作用机理是反射可见光和近红外光区的辐射能。

  3 抗紫外涂层的制备

  纳米TiO2是一种无毒、成本低廉、来源丰富、化学稳定性和光稳定性高、光散射力强、紫外线屏蔽性好的白色粉末,作为功能粒子通过涂层整理的方法粘附到织物上,可以提高织物的抗紫外、隔热性能。

  纳米ZnO是研究及应用较多的另一种纳米粉体材料,目前广泛应用于防晒霜。陶冶制备了纳米ZnO溶胶并应用于锦纶织物的抗紫外整理,实验表明,经整理织物抗紫外性能明显提高。

  SiO2纳米粉体材料的研究及应用较少,且一般为复合粉体材料。Weibin Bai等通过溶胶-凝胶法制备了漆酚甲醛聚合物/多羟基丙烯酸树脂/SiO2纳米复合材料,通过1000h抗紫外测试,结果表明,制备的纳米复合材料有良好的抗紫外性能,并且当SiO2含量达到5wt%时,纳米复合材料表现出最佳的抗紫外性。

  这些纳米粉体材料虽然研究较多,但是还存在使用时易团聚的缺点,不能发挥纳米颗粒的特性。如果对纳米颗粒进行表面改性,使用时纳米颗粒不易团聚,就可以改善复合涂层的均一性,提高其抗紫外、隔热性能。

  4 隔热涂层的制备

  陈克宁等以聚氨酯为粘合剂,TiO2为功能粒子,采用涂层方法制备高性能的隔热涂层织物。结果表明,涂层织物的隔热性能和机械性能均较好。王科林等以TiO2为功能粒子,采用涂层的方法制备了隔热性能较好的TiO2涂层织物,结果表明,涂层后,织物的隔热性能明显提高了。李娜等制备了单分散球形SiO2颗粒,通过浸轧工艺将其用于棉织物红外反射隔热整理中,利用FT-IR、TEM等手段对样品进行表征,结果表明:整理后的织物在红外辐射下升温速度缓慢,且比未整理织物表面温度低,使织物具有隔热、凉爽性能。

  隔热涂层中添加的纳米颗粒也存在团聚问题,为提高涂层隔热性能,改善纳米颗粒团聚,不少研究者也进行了一些研究。卢斌等制备了用稳定剂改性的SiO2气凝胶透明隔热涂料,实验表明SiO2气凝胶颗粒分散均匀,同时具有较好的隔热效果。王科林等通过试验用十二烷基苯磺酸钠对TiO2表面改性,提高TiO2粉体在聚氨酯隔热涂料中的分散性和稳定性,结果证实改性后的TiO2在聚氨酯隔热涂料中的分散稳定性及其涂层织物的隔热性能均有不同程度的提高。

  气凝胶被认为是最有前景的高性能隔热材料之一,与传统的隔热材料相比,因为其导热系数下降至13mW·m-1·K-1,所以表现出显著的隔热性能,但气凝胶本身的脆性及SiO2气凝胶对高温环境中红外线高透过率的缺陷,限制了它的应用范围,若在气凝胶中掺入遮光剂就能改善这些情况。

  5 抗紫外、隔热涂层的制备

  范立红等利用纳米无机氧化物(TiO2和ZnO)对大豆蛋白织物进行防紫外线复合涂层整理,性能测试表明,整理后的大豆蛋白织物不但具有优良的抗紫外功能,还有优良的抗红外及隔热效果。王书忠等研究了无机纳米粒子/丁苯胶乳复合技术的研究,结果证明纳米CaCO3和纳米ZnO都有隔热功能,而且ZnO还具有防紫外老化功能。盛振宏等通过液相法制备出高效阻隔红外和紫外辐射的环保涂层材料,涂敷在玻璃上,测得膜层紫外线屏蔽率为757%,红外阻隔率为92%。

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