光觸媒紡織品自清潔性能測(cè)試方法的研究

    光觸媒技術(shù)廣泛應(yīng)用在紡織品，特別自清潔方面，山東中康新材料為大家介紹一種光觸媒紡織品自清潔性能的測(cè)試方法和市面上常見到的紡織品光觸媒整理劑。

    本文運(yùn)用亞甲基蘭的沾污性能，自建測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系，應(yīng)用于紡織品光觸媒整理劑自清潔性能的測(cè)定。通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)光觸媒整理試樣的自清潔等級(jí)隨著照射距離的增加而逐漸下降、隨著照射時(shí)間的增加而逐漸提高，并確定照射距離為20ｃｍ、照射時(shí)間為12ｈ。同時(shí)證明該自建測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系可以恰當(dāng)?shù)?、直觀地表征光觸媒紡織品的自清潔性能。

    關(guān)鍵詞：光觸媒紡織品；自清潔性能；自建測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系

    納米自清潔技術(shù)，即具有光催化效應(yīng)的納米材料，利用自然光催化分解污染物和細(xì)菌等。它具有高催化活性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，無(wú)二次污染、無(wú)刺激性、安全無(wú)毒等特點(diǎn)，且能長(zhǎng)期有益于生態(tài)自然環(huán)境，是最具有開發(fā)前景的綠色環(huán)保技術(shù)之一。親水（光催化）整理是基于光活性物質(zhì)的光催化性能，其可與纖維表面的污漬產(chǎn)生光催化凈化反應(yīng)。當(dāng)紡織品的表面覆蓋一層光觸媒的時(shí)候，在光照的條件下反應(yīng)所形成的空穴／電子對(duì)與表面和空氣中有機(jī)物結(jié)合而發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可徹底將其氧化成水等無(wú)害物質(zhì)；

    另一方面，空穴／電子對(duì)與表面和空氣中水反應(yīng)后可產(chǎn)生活性氧［Ｏ］和氫氧自由基［ＯＨ］等活性物質(zhì)。這些活性物質(zhì)具有極強(qiáng)的氧化作用，不僅能氧化破壞微生物，也可將有機(jī)化學(xué)污染物完全氧化破壞，從而起到去污、除臭等自清潔作用。其中常用的光觸媒包括納米二氧化鈦、氧化鋅、二氧化硅等。關(guān)于光觸媒紡織品，目前評(píng)價(jià)其相關(guān)性能的主要有去除甲醛程度能力、消除臭味程度能力等，但仍無(wú)系統(tǒng)評(píng)價(jià)其自清潔性能的標(biāo)準(zhǔn)，文中通過自建測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)這一問題進(jìn)行研究。

２.試驗(yàn)

２.１ 試驗(yàn)材料試劑：納米ＴｉＯ２分散液、分散劑六偏磷酸鈉、氯化鈉等。試樣：２０ｃｍ×２０ｃｍ白色純棉布數(shù)塊。

２.２ 試驗(yàn)儀器ＦＯＭ７１ＣＬＳ型歐標(biāo)縮水率試驗(yàn)機(jī)、ＤＨＧ９１４８Ａ型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、PL303型電子天平、ＧＴ-7035-ＵＢ型耐黃變?cè)囼?yàn)箱、超聲波分散儀、Ｄ４１３Ａ型ＤｉｇｉＥｙｅ數(shù)碼測(cè)色系統(tǒng)等。

２.３整理液配置流程將納米ＴｉＯ２分散液加入至規(guī)定體積的三級(jí)水中→超聲振蕩１５ｍｉｎ→加入分散劑機(jī)械攪拌２０ｍｉｎ→超聲振蕩１０ｍｉｎ→加入其他助劑充分?jǐn)嚢琛?/span>

２.４工藝流程按ＧＢ／Ｔ８６２９-２００１中５Ａ程序?qū)υ嚇酉礈欤贝巍谜麴s水清洗、烘箱烘干→將織物浸漬于整理液中（浴比１：１５，室溫，浸泡３０ｍｉｎ）→二浸二軋（帶液率１００％）→烘干（８０℃預(yù)烘１０ｍｉｎ，１５０℃焙烘３ｍｉｎ）。

２.５自建測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系為了能夠更好地量化光觸媒自清潔紡織品的自清潔能力，經(jīng)參考相關(guān)紡織品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，該論文自建測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系如下：

２.５.１紫外光源儀器：ＧＴ-７０３５-ＵＢ型耐黃變?cè)囼?yàn)箱、紫外波長(zhǎng)：２８０ｎｍ——４００ｎｍ、功率：３０ｗ。

２.５.２標(biāo)準(zhǔn)污物?。?span style="font-size: 20px;">.０５ｇ亞甲基蘭，加入３０ｍＬ三級(jí)水中攪拌，攪拌均勻后加入２０ｍＬ１４＃機(jī)油，１０００ｒ／ｍｉｎ-２０００ｒ／ｍｉｎ機(jī)械攪拌３０ｍｉｎ，得深藍(lán)色粘稠油污。

２.５.３評(píng)級(jí)方式：ＧＢ／Ｔ２５１-２００８評(píng)定沾色用灰色樣卡或儀器評(píng)級(jí)

２.５.４試驗(yàn)步驟

（１）用移液管移?。?span style="font-size: 20px;">.２ｍＬ標(biāo)準(zhǔn)污物滴在試樣中央，加蓋一塊聚乙烯薄膜，在薄膜上，用直徑６４ｍｍ，重２.２５ｋｇ的圓柱形重錘（不銹鋼或其它物質(zhì)）壓１ｍｉｎ后取下薄膜，靜置２０ｍｉｎ后用灰色樣卡或儀器對(duì)沾污程度進(jìn)行評(píng)級(jí)，然后進(jìn)行照射測(cè)試。

（２）使用培養(yǎng)皿為容器，將一定尺寸大小的負(fù)載光觸媒織物試樣置于其中，蓋上培養(yǎng)皿蓋，置于光源下照射一定時(shí)間，照射結(jié)束后再用灰色樣卡或儀器對(duì)沾污程度進(jìn)行評(píng)級(jí)。

２.５.５自清潔等級(jí)自清潔等級(jí)為將照射前的沾色等級(jí)減去照射后織物上沾色等級(jí)，其中差值越大，則表明試樣的光催化自清潔能力越強(qiáng)。

３.結(jié)果與討論

按照自建標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，分別對(duì)光觸媒整理試樣及空白試樣進(jìn)行紫外線照射及自然光照射測(cè)試，儀器評(píng)級(jí)記錄自清潔等級(jí)，觀察光催化自清潔效果。

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３.１紫外光源下不同照射距離對(duì)織物自清潔性能的影響

    通過８ｈ的紫外燈照射，可發(fā)現(xiàn)試樣的自清潔等級(jí)與照射距離具有一定的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果如圖１所示從圖１中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，光觸媒整理試樣與空白試樣的自清潔等級(jí)隨著照射距離的增加而逐漸下降，這主要由于光照能量與照射距離成反比，隨著照射距離的增加光照能量逐漸降低，其中在照射距離為２０ｃｍ時(shí)均出現(xiàn)下降。同時(shí)通過對(duì)比光觸媒整理試樣與空白試樣的自清潔等級(jí)，可以知道光觸媒整理試樣的自清潔等級(jí)均高于空白試樣，表明光觸媒整理試樣具有一定的自清潔效果，但由于其自清潔等級(jí)均不高，表明整理試樣的光催化自清潔能力不高，這可能與光觸媒整理工藝有關(guān)，促使部分納米二氧化鈦聚集失效。

３.２紫外光源下不同照射時(shí)間對(duì)織物自清潔性能的影響

    通過照射距離２０ｃｍ的紫外燈照射，可發(fā)現(xiàn)試樣的自清潔等級(jí)與照射時(shí)間具有一定的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果如圖２所示。從圖２中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，光觸媒整理試樣與空白試樣的自清潔等級(jí)隨著照射時(shí)間的增加而逐漸增加，這主要由于光照能量與照射時(shí)間成正比，隨著照射時(shí)間的增加光照能量逐漸提高，其中在照射時(shí)間為１２ｈ時(shí)出現(xiàn)提高，且參考ＨＧ／Ｔ３６８９-２００１鞋類耐黃變?cè)囼?yàn)方法中試驗(yàn)時(shí)間后可得試驗(yàn)時(shí)間為１２ｈ比較適合。

    同時(shí)通過對(duì)比光觸媒整理試樣與空白試樣的自清潔等級(jí)，可以知道光觸媒整理試樣的自清潔等級(jí)均高于空白試樣，表明光觸媒整理試樣具有一定的自清潔效果，但由于其自清潔等級(jí)均不高，表明整理試樣的光催化自清潔能力不高，這可能與光觸媒整理工藝有關(guān)，促使部分納米二氧化鈦聚集失效。

３.３自然光下不同照射時(shí)間對(duì)織物自清潔性能的影響

    由于自然光中紫外線較少，僅占總光能４％左右，單純使用紫外線作為光源進(jìn)行測(cè)試，雖然可以加速自清潔速度，但是不能反映出在自然光線下的自清潔能力和速度，因此，自然光下的自清潔能力探討也是必不可少的。選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間為福州地區(qū)２０１２年１０月９：００——１７：００，一天之中自然光的照射強(qiáng)度均會(huì)處于不斷變化之中，通過自然光下的照射，可發(fā)現(xiàn)試樣的自清潔等級(jí)與照射時(shí)間具有一定的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果如圖３所示。

    圖３自然光下不同照射時(shí)間與自清潔等級(jí)的關(guān)系從圖３中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，光觸媒整理試樣與空白試樣的自清潔等級(jí)隨著照射時(shí)間的增加而逐漸增加，這主要由于光照能量與照射時(shí)間成正比，隨著照射時(shí)間的增加光照能量逐漸提高，這與實(shí)驗(yàn)室中紫外光源下不同照射時(shí)間對(duì)織物自清潔性能的影響趨勢(shì)是一致的。同時(shí)通過對(duì)比光觸媒整理試樣與空白試樣的自清潔等級(jí)，可以知道光觸媒整理試樣的自清潔等級(jí)均高于空白試樣，表明光觸媒整理試樣具有一定的自清潔效果，但由于其自清潔等級(jí)均不高，表明整理試樣的光催化自清潔能力不高，這可能與光觸媒整理工藝有關(guān)，促使部分納米二氧化鈦聚集失效。

３.４耐洗性測(cè)試

    針對(duì)光觸媒整理試樣與空白試樣進(jìn)行耐洗性測(cè)試，其中洗滌程序?yàn)椋牵拢裕福叮玻埂玻埃埃保担脸绦颉⒏稍锍绦驗(yàn)閼覓炝栏?，分別連續(xù)洗滌５次、１０次、２０次，水洗后樣品分別進(jìn)行紫外光及自然光下照射測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表１所示潔等級(jí)隨著洗滌次數(shù)的增加而逐漸降低，這主要由于樣品經(jīng)過光觸媒整理加工，隨著洗滌次數(shù)的增加，樣品上的光觸媒整理劑逐漸減少，導(dǎo)致其功能整理效果逐漸降低。而空白試樣由于未經(jīng)過功能整理，因此洗滌前后的自清潔等級(jí)基本一致。

    從表中數(shù)據(jù)還可發(fā)現(xiàn)，光觸媒整理試樣經(jīng)過５次洗滌后其自清潔等級(jí)已出現(xiàn)較大幅度的降低，已基本接近于空白試樣的自清潔等級(jí)，表明其自清潔效果已基本失去，這主要由于光觸媒整理工藝不夠完善。同時(shí)，由以上數(shù)據(jù)分析可發(fā)現(xiàn)通過自建測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行的自清潔等級(jí)測(cè)試同樣能夠較好地區(qū)分不同洗滌次數(shù)后各種樣品的自清潔性能，為相關(guān)產(chǎn)品的科研生產(chǎn)、統(tǒng)一質(zhì)量評(píng)價(jià)方法提供依據(jù)。

４.結(jié)論

（１）光觸媒整理試樣的自清潔等級(jí)隨著照射距離的增加而逐漸下降，通過以上數(shù)據(jù)及參考ＨＧ／Ｔ３６８９-２００１鞋類耐黃變?cè)囼?yàn)方法確定照射距離為２０ｃｍ。

（２）光觸媒整理試樣的自清潔等級(jí)隨著照射時(shí)間的增加而逐漸提高，通過以上分析確定照射時(shí)間為１２ｈ。

（３）經(jīng)過光觸媒后整理的織物，其自清潔等級(jí)隨著洗滌次數(shù)的增加而逐漸降低。

（４）針對(duì)目前光觸媒紡織品自清潔標(biāo)準(zhǔn)的缺失狀況，利用亞甲基蘭，設(shè)計(jì)了一套自建測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系，經(jīng)過實(shí)際測(cè)試檢驗(yàn)，可以恰當(dāng)?shù)?、直觀地表征光觸媒紡織品的自清潔能力，為相關(guān)產(chǎn)品的科研生產(chǎn)、統(tǒng)一質(zhì)量評(píng)價(jià)方法提供依據(jù)