金屬納米顆粒表面等離激元作用下的結(jié)構(gòu)色纖維研究.pdf

1、研究、開發(fā)新型功能性紡織材料,改進(jìn)紡織材料性能,改善染整產(chǎn)業(yè)的環(huán)境、提高材料人體友好性與親和性是世界材料、化學(xué)、紡織和染整領(lǐng)域所共同關(guān)心的重大課題。
　　感官顏色是紡織材料的重要性能指標(biāo)。世界現(xiàn)代染整工業(yè)均以苯胺系列合成染料為主體。傳統(tǒng)合成染料除單純?nèi)旧蜕仙?改良材料性能的作用有限。苯胺系列合成染料多屬芳香烴類化合物,對人體和環(huán)境均有一定安全隱患。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步,開發(fā)功能性紡織材料,研發(fā)新型染料是世界紡織材料技術(shù)進(jìn)步的重要方

2、向。
　　本研究主要旨在探討簡便、色度可控制的物理上色方法,利用金屬納米的表面等離激元作用制備顏色豐富的結(jié)構(gòu)色纖維,并探討用于天然纖維上染的可行性和相關(guān)技術(shù)條件。所進(jìn)行的工作的主要進(jìn)展是:
　　1進(jìn)行了一步還原納米金顆粒的制備與表征的實驗研究,完成了納米金結(jié)構(gòu)色靜電紡絲纖維膜所需的原材料制備,獲得不同濃度等直徑球型納米金顆粒膠體溶液,并對其理化性質(zhì)進(jìn)行了初步表征。并:
　　(1)通過硼氫化鈉還原PVP保護(hù)的納米金顆粒膠

3、體溶液,通過高倍透射電鏡、紫外—可見吸收光譜證明所制備溶液中納米金顆粒存在,并得到球型納米顆粒的表面形貌、尺寸分布(在10 nm±2 nm左右,有極少數(shù)<5 nm的小顆粒)以及分散情況;
　　(2)采用 ICP-MS測得溶液中被還原納米金含量與氯金酸根濃度有直接關(guān)系,對后期靜電紡絲色度與納米金濃度關(guān)系提供了可查數(shù)據(jù)依據(jù);
　　(3)通過測試納米金顆粒膠體溶液的吸收光譜,證明其由于表面等離激元效應(yīng)有對應(yīng)且可控制顏色,隨著溶液中

4、納米金濃度增加,宏觀上溶液顏色逐漸加深,顏色越淺對應(yīng)的吸收峰越寬、平,顏色越深對應(yīng)峰形越高、窄,與綜述中理論一致,為將其利用在結(jié)構(gòu)色纖維上打下基礎(chǔ)。
　　2進(jìn)行了納米金等離激元結(jié)構(gòu)色靜電紡絲纖維膜制備研究,并取得一下進(jìn)展:
　　(1)用靜電紡絲法制備包埋球型金納米粒子的納米纖維,利用納米金的表面等離激元效應(yīng)制備結(jié)構(gòu)色纖維;利用掃描電子顯微鏡(SEM)對靜電紡絲纖維膜表面形貌進(jìn)行表征;使用光纖光譜儀和色差儀聯(lián)用,對纖維膜的顏色

5、進(jìn)行量化表征;
　　(2)通過實驗可證明,在PVP保護(hù)下的已分散較均勻的納米金粒子,后期加入 PVP對溶液光學(xué)性質(zhì)無大影響,亦不會導(dǎo)致納米金粒子的團(tuán)聚;
　　(3)材料表面,在同黏度,即同PVP百分比條件下,納米金濃度對成纖性有較大影響,隨著濃度增加;纖維徑向平均值逐漸增加,黏連點逐漸增加,在外觀上由均勻平滑外表面向粗細(xì)不勻發(fā)展,但由于納米金在前期被 PVP長鏈大分子包裹,且粒子球徑相對纖維直徑小,在纖維外表面沒有觀察到凸起

6、的納米金粒子球,解決了常規(guī)的,將納米金粒子直接“種”在纖維表面產(chǎn)生的摩擦剝離問題,結(jié)構(gòu)色纖維膜顏色相對均勻、持久;
　　(4)通過光纖光譜儀和色差儀聯(lián)用,可以得到納米纖維膜在400~760 nm可見光范圍內(nèi)的光譜圖,由色差儀可以檢測到明顯的顏色響應(yīng),證明紡織薄膜顏色強(qiáng)烈,在一定程度上可簡單通過產(chǎn)生等離激元金屬的濃度精確控制顏色,進(jìn)一步證明了激光等離子激發(fā)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色應(yīng)用于傳統(tǒng)紡織行業(yè)的可行性和其突出優(yōu)勢。
　　3納米金粒子優(yōu)

7、化與天然纖維上染的應(yīng)用研究中,用凹凸棒土代替常規(guī)一步法納米金顆粒還原制備保護(hù)劑,將凹凸棒土-納米金復(fù)合物用于天然材料染色,簡化上染條件,提高納米金吸附率,對復(fù)合物及上染后纖維進(jìn)行測試表征后探明:
　　(1)凹凸棒土可同時作為納米金還原過程中的保護(hù)劑和吸附媒染劑,使氯金酸能被吸入尺寸一定的中空孔道中,而被硼氫化鈉還原成尺寸均勻度高的金粒子,與棒土結(jié)合成為牢固的復(fù)合物,凹凸棒土作為一種新的納米金(納米金屬)載體值得深入探討;
　

8、　(2)凹凸棒土-納米金復(fù)合物同樣可利用凹凸棒土的優(yōu)良吸附性,用于天然纖維的上染,提高納米金粒子的上染率,一定程度上增加了纖維強(qiáng)度,同時減低實際工業(yè)上染的工況條件(溫度要求、固色條件、洗滌時間),一定程度表明凹凸棒土-納米金復(fù)合物系基于物理性質(zhì)的環(huán)保性新染料;
　　(3)凹凸棒土-納米金復(fù)合物產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色的機(jī)理與納米金膠體溶液一致,但尚未能開展將其用于靜電紡絲,以及復(fù)合其他,有表面等離激元效應(yīng)金屬納米顆粒的相關(guān)研究,具體凹凸棒土復(fù)合