222nm准分子紫外光源对涤纶织物表面改性的应用研究

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当前国际国内市场对功能纤维及其纺织品需求日益增长,同时对清洁生产和环保的要求也越来越严格,需要一种简单、有效、环保的表面处理新方法。准分子紫外光源是一种仅有十几年历史的新型、高强度、非相干性、单色紫外光源,与常规的紫外光源如低气压、中、高压汞灯,氙弧灯等相比较,准分子紫外光源的强度是前者的数十倍,发射光谱是带宽为10nm的狭谱带,可制成高效率低成本的功能纤维及其纺织品连续化无水处理设备。本文首先采用222nm准分子紫外光源直接单面和双面辐照涤纶织物,测试其吸湿、染色及织物力学性能的变化。结果表明辐照处理能显著提高涤纶织物的吸湿和染色性,但经长时间辐照,织物强力略有下降,并伴有黄化现象。通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对辐照处理后涤纶织物表面物理形态及化学变化进行表征。FTIR光谱显示15分钟辐照后没有新的特征峰出现,说明辐照后涤纶织物的主体化学性质没有变化,改性只限于表面;XPS测试结果表明,随着辐照时间的延长,涤纶织物表面氧元素的相对含量增加,碳元素相对含量减少,C-C基团含量随着辐照时间的延长而减少,C-O基团变化不太明显,但在辐照时间60秒时含量最大,C=O基团随着辐照时间延长而增加。从SEM照片可以看到经过15分钟的辐照后涤纶织物表面变得粗糙,表明准分子紫外光源通过光分解对涤纶织物产生刻蚀作用。XRD研究结果表明涤纶织物经过15分钟辐照后,结晶结构发生变化,晶面间距变小。接着采用222nm准分子紫外光源对涤纶织物进行丙三醇-1-烯丙基醚(GAE)液相接枝,测试织物的吸湿性。通过正交实验和单因素分析得到最佳接枝工艺,XPS测试结果表明涤纶织物表面氧元素、C-H基团和C-C基团含量增加,证明有GAE接枝到涤纶织物表面。最后对涤纶织物表面接枝油酸修饰的磁性Fe3O4纳米粒子,得到的磁性涤纶织物具有良好的耐水洗性。采用透射电镜(TEM)对制备的磁性纳米粒子粒径进行表征,结果表明绝大部分磁性纳米粒子粒径小于10nm;红外光谱仪(FTIR)对油酸修饰的磁性纳米粒子的化学结构进行表征,结果显示Fe3O4和油酸有化学键结合,形成了核(无机Fe3O4颗粒)壳(有机物油酸)结构的球体;扫描电镜(SEM)表征了及接枝后的涤纶织物表面形态。显示涤纶织物表面有较多的纳米颗粒。
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