絲綿材料的正硅酸乙酯改性研究.pdf

1、　　蠶絲享有纖維“皇后”的美譽,以其卓越的品質(zhì)、深厚的文化底蘊聞名于世。近年來,隨著人民生活質(zhì)量的日益改善,生態(tài)環(huán)保意識、保健意識的逐漸加強,繭絲綢天然產(chǎn)品的回歸順應(yīng)了市場的消費需求,特別是異軍突起的絲綿產(chǎn)品備受消費者的青睞。但絲綿產(chǎn)品在使用一段時間后,常會出現(xiàn)泛黃、纏結(jié)、粘連等缺點,影響其服用功能。因此,提高絲綿材料的生產(chǎn)技術(shù)和科研開發(fā)水平,合理改性絲綿纖維,增加絲綿產(chǎn)品的內(nèi)在價值和附加值,使其性能更優(yōu)良,功能更豐富,將有利于增強絲綿

2、產(chǎn)品的市場競爭力。
　　本課題利用正硅酸乙酯(TEOS)溶膠-凝膠法改善絲綿材料的壓縮性能、保暖性能等,對比改性過程中使用不同催化劑的反應(yīng)機理及效果,探究實驗過程中各工藝條件對改性絲綿材料增重率的影響,并利用正交試驗分析各實驗因素水平對絲綿材料服用功能的綜合影響,總結(jié)出改性絲綿材料的優(yōu)化工藝。為進一步提高TEOS在NH4OH催化作用下改性絲綿材料的效果,提出先對絲綿進行微溶預(yù)處理后再進行改性的舉措。同時使用掃描電鏡、傅立葉變換紅

3、外光譜、單纖維強力儀測試分析改性處理對絲綿纖維微觀形貌、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及機械力學(xué)性能等方面的影響。研究結(jié)果表明：
　　(1)用TEOS溶膠-凝膠法改性處理絲綿材料,可以改善其壓縮性能、保暖性能,且保持較好的吸、放濕性能。選用HCl作催化劑時的改性效果優(yōu)于NH4OH作催化劑時,在前者的改性過程中,用水量對絲綿材料高濕度下的壓縮率、壓縮回彈率有顯著影響,超聲波處理時間的影響次之,HCl濃度和醇用量的影響則很?。欢湮?、放濕性能顯著受HC

4、l濃度的影響；
　　(2)使用不同的催化劑,TEOS溶膠-凝膠法改性絲綿材料的機理不同。在HCl催化作用下,TEOS 水解聚合后在絲綿纖維上生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的 SiO2,它以膜狀形式包覆在纖維的表面,改性后纖維的增重明顯。在 NH4OH 催化下,TEOS 溶膠-凝膠法獲得小分子量的顆粒狀 SiO2,它在超聲波作用下,可以少量地填埋進入絲綿纖維的微孔中；
　　(3)絲綿材料經(jīng)TEOS溶膠-凝膠法改性處理后,纖維內(nèi)部的部分無

5、規(guī)則構(gòu)象向β-折疊轉(zhuǎn)變,新的氫鍵、共價鍵在絲綿分子之間和肽鏈之間生成,絲綿的分子結(jié)構(gòu)變得更為緊密,分子取向度、結(jié)晶度增大,纖維的強度、初始模量增大,蠕變和應(yīng)力松弛曲線變得緩和。這些現(xiàn)象在以NH4OH為催化劑時,不同的TEOS溶膠-凝膠法改性工藝之間表現(xiàn)出明顯的差異,且其纖維強度、初始模量的增大程度與纖維上 SiO2的增重率成正相關(guān)的關(guān)系,故以NH4OH為催化劑,提高TEOS改性絲綿時其纖維上SiO2的含量,可進一步提高改性效果；