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纺织品印染中的几种新兴纳米技术

浏览次数: 日期:2010-01-11 14:56:37

  自从我国入世后,纺织工业面临着更加激烈的竞争和挑战,传统的纺织工业只有积极吸取不同领域、交叉学科的最新科技成就,才能进一步提升自身的持续发展能力,继续为国民经济的增长作出更大贡献,才能变"中国制造"为"中国创造"。

  纳米材料及纳米技术在纺织印染工业中的应用就展示出良好的应用前景,目前主要用于开发功能性化纤原料、功能性纺织产品以及功能性助剂等,如纳米抗菌涤纶长丝、短纤;抗紫外线和红外线织物;抗菌除臭功能助剂、涂料等。本文就详细介绍几种纳米材料或纳米技术在纺织印染业的突破。

  纳米特种功能纤维技术

  由东华大学等单位承担的“高聚物基纳米特种功能纤维及制品”课题,经过3年的联合攻关后,取得突破。

  课题研究了从成纤用功能纳米粉体制备及其高稳定性和高分散性表面处理、高聚物基纳米特种功能树脂的制备、高聚物纳米特种功能纤维及其制品的制备等纳米复合纤维产业链上的一系列技术,攻克了纳米功能分散相在成纤高聚物基体中纳米尺度化及其均匀分散的难题,形成了热塑性高聚物与无机纳米功能颗粒,有效复合及其复合树脂的高温、高压、高剪切细旦化纤维成形和聚丙烯基体中有机分散相的一维纳米化形态结构控制关键技术,首次实现了功能性、舒适性与可纺性的有效统一。与微米技术相比,功能组分的加入量同比减少最高可达50%,纺丝组件的更换周期从1周延长至4周,大大提高了纤维制成率,降低了设备损耗及生产成本,节省了能源。

  目前已建成3000t/年功能性纳米复合树脂的加工生产线一条,建成了年产10000t/年功能性纤维加工能力的研发生产基地。课题研制的导湿功能PP纤维及其制品、抗菌功能PP和PET纤维等已在上海依福瑞实业有限公司和上海金霞化纤有限公司等企业成功实现产业化,新增产值3.25亿元,新增利税累计达7200多万元,带动了以功能纤维为核心的产业链中上下游相关企业的发展,产生了相当数量的就业岗位,对提升我国传统化纤工业技术水平和改善人民生活质量有推动作用。

  纳米生态染料

  纳米生态染料是一种新型染料,粒径小于100nm,色牢度非常好,它符合Oeko-TexStan-dardl00的要求,研究人员已对纳米生态染料的概念、性质、技术创新以及应用作了专门的论述。染料染色有非常久远的历史,染料印染使纺织品五颜六色,光彩照人。但是染料印染仍存在着以下严重缺点:染色后的织物有大量浮色,必须水洗,由此产生大量废水;印染工艺长、设备多,设备投资大;能源消耗高、成本高、利润低;色牢度低,大部分产品达不到生态纺织品的要求。

  涂料印染解决了废水问题,印染工序无废水排放。但是涂料印染仍存在着两个缺点:

  1.色牢度低,尤其是耐洗牢度、湿磨、干磨色牢度较差,产品质量很难达到出口要求;

  2.手感差,如果进行两浴整理,手感可以改善,但是成本提高。“纳米生态染料”可以解决涂料印染和染料印染所存在的上述问题。从而开创印染工艺新时代,纳米生态染料尚未见文献报道。纳米含义是指该染料利用纳米技术制造,其产品粒子的三维尺寸均小于100nm。而普通染料粒径小于175μm。纳米生态染料有黏合剂成分,因而色牢度非常好。其生态含义是指染料本身,印染过程及印染产品均符合生态要求。由于该染料的特殊纳米结构,因而带来一系列的优良性能:色牢度优良,生态性能、工艺性能良好,对各种纤维无选择性,为该产品应用提供了广阔的市场,为利用纳米技术改造传统的印染工业提供了有力的技术支持。

  纳米涂料墨水

  江南大学纳米色素与数字喷墨印花研究开发中心房宽峻教授带领组,经过数年攻关,成功研制出可用于办公室数字喷墨打印、纺织品数字喷墨印花以及纺织品染色印花加工的纳米涂料墨水,并投入批量生产。

  纺织品数字喷墨印花技术是集信息、计算机图像处理和新材料等于一体的新型印花技术,是办公室喷墨打印技术在纺织品领域的延伸。该技术离不开墨水,目前使用的染料墨水耐光牢度差,生产周期长,对环境有污染,不具有通用性,严重阻碍了喷墨印花技术的推广。江南大学自主研制的粒径在50~150nm的黄、品红、浅品红、青、浅青和黑六色墨水,克服了染料墨水的上述不足,具有良好的打印性能,可以印制棉、蚕丝、涤纶以及各种多组分纤维织物,且印制的织物图案色泽鲜艳、牢度优良,织物手感柔软。

  纳米涂料墨水还可以应用于纺织印染染色和印花加工,与传统方法相比,同样颜色染料用量减少且手感柔软,可大大降低企业成本,提高产品竞争力。

  纳米涂料特种印花

  涂料印染工艺因具有工艺简单、仿色准确、无需水洗等特点,在国外印染加工中得到广泛的应用,所占比重超过50%以上。

  纳米涂料特种印花,就是在涂料色浆中添加0.3%纳米级硅基氧化物,可以改善原来色浆性能,获得良好效果,其中包括色浆具有良好的触变性和良好的透网性,增加了墨膜的强度、弹性、耐磨性和耐水性,从而提高了各项色牢度,并且改善了印制花纹的清晰度和透明度。

  这种纳米级的硅基氧化物,加入量少而性能改善很大,为涂料印花发展起到很大的作用,目前国内外还在进一步摸索中。

  结语

  纳米技术还存在一系列的问题,如纳米材料的制备手段还不成熟,可能存在安全隐患等。如负载在织物上的TiO2需200℃以上高温焙烘才可转变为催化活性较高的锐铁矿晶型,而高温会大大降低纺织品的物理机械性能。香港理工大学和东华大学已对此展开了研究,并于低温(100℃左右)下在棉织物上成功制备了锐铁矿型纳米TiO2。此外,负载在纺织品上的纳米ZnO和TiO2经紫外光照射后,在分解污物、杀灭细菌的同时也会降解纤维,导致织物强度等物理机械性能劣化。国外有研究者用一层惰性多孔质膜覆盖光触媒或利用无机材料对织物进行隔层预处理等。

  无论国际还是国内,纳米技术的应用和生物安全性研究都刚刚开始,它既是国际科学前沿,也是与人类健康和生活密切相关的重要社会问题,充满了科学创新的机遇。

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