超支化聚合物納米材料的制備及對紡織品的改性研究.pdf

1、超支化聚合物由于其豐富的末端官能團、近似球形的三維立體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部大量空腔、高溶解性、低粘度、高反應活性等物理、化學特征,在涂料工業(yè)、流變學改性劑、納米技術(shù)、超分子化學、膜材料、生物醫(yī)用材料、光學及電學材料等多個領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。基于超支化聚合物內(nèi)部的空腔結(jié)構(gòu),利用其作為模板可以有效控制制備納米材料。本研究以二乙烯三胺和丙烯酸甲酯為原料,通過縮聚法合成制備了端基為氨基的超支化聚酰胺HB-PA,并在HB-PA的合成制備過程中添加一定量

2、的丁二酸酐,使得HB-PA支鏈間發(fā)生交聯(lián),制備了具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改性端氨基超支化聚合物PNP。利用HB-PA和PNP在溶液中控制制備了納米銀和納米ZnO,比較研究了兩者對控制納米材料粒徑大小和穩(wěn)定性的作用。同時,將超支化聚合物控制制備納米材料的特性與紡織品的功能化整理相結(jié)合,利用控制制備的納米銀和納米ZnO整理織物,以賦予織物優(yōu)異的抗菌、抗紫外性能。
　　研究結(jié)果表明,HB-PA控制制備的納米銀水溶液穩(wěn)定性較差,所制備的納米銀在

3、放置7h后就發(fā)生了團聚變色現(xiàn)象。而利用PNP控制制備的納米銀,不僅可以控制納米銀的大小,而且能夠最大程度的保護所制備的納米銀。通過調(diào)節(jié)氨基和銀離子的摩爾比為1:1和5:1,分別在水溶液中制得了平均粒徑為13.23nm和4.34nm的納米銀,其放置6個月后平均粒徑變?yōu)?8.83nm和8.99nm,無變色和沉淀現(xiàn)象。各種表征手段證明所制得的納米銀為具有較好結(jié)晶性的單質(zhì)銀納米顆粒,其具有優(yōu)異的抗菌性能,對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的最小抑菌濃度

4、均為2ppm。
　　以HB-PA和PNP做為保護劑和分散劑,在乙醇溶液中采用溶膠-凝膠法制備了納米ZnO,實驗表明HB-PA和PNP可以有效控制納米ZnO的粒徑,所制備的納米ZnO粒徑分別為3.84nm和1.89nm,且具有較好的穩(wěn)定性,放置一個月后無明顯變化。而在無聚合物條件下制備的納米ZnO粒徑為5.60nm,放置一周后即變渾濁并沉淀。通過調(diào)節(jié)反應中堿試劑的量,制備了不同粒徑大小,具有從深藍色到黃色熒光顏色的納米ZnO溶液。<

5、br>　　由于HB-PA和PNP中均含有大量的氨基,其在水溶液中質(zhì)子化后顯堿性,利用其作為堿試劑可與Zn(NO3)2在水溶液中直接反應制備納米ZnO。在反應中HB-PA和PNP不僅作為反應試劑直接參加反應,而且作為保護和控制性聚合物對納米ZnO的生成起控制作用,以制備具有一定粒徑大小和穩(wěn)定性的納米ZnO水溶液。同制備納米銀相似,PNP能夠控制生成更小的納米ZnO,在最優(yōu)條件下HB-PA可以控制制備100nm左右的納米ZnO,而PNP能夠

6、控制制備出平均粒徑為5.9nm的納米ZnO,并且在水溶液中保持一周以上的穩(wěn)定性。制備得到的納米ZnO具有一定的抗菌性能,其對金黃色葡萄球菌的抑菌性優(yōu)于對大腸桿菌的抑菌性。
　　利用PNP對真絲織物進行納米銀抗菌整理,比較研究了浸漬法和汽蒸原位生成法整理真絲織物的效果。結(jié)果表明,原位生成法整理能夠獲得更高的納米銀含量,且整理后納米銀具有更好的牢度。整理的真絲織物纖維表面均勻分布了粒徑大約為50nm左右的納米顆粒,XPS測試表明其為單

7、質(zhì)納米銀。當整理液中Ag+濃度僅為0.05mM時,整理的真絲織物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率就分別達到了99.87％和99.52%,且此時織物的白度僅從90.47下降到86.49,影響不大,30次洗滌后其抑菌率仍能保持在98%以上。
　　利用HB-PA或PNP和Zn(NO3)2為原料在棉織物上原位生成沉積納米ZnO整理棉織物,通過優(yōu)化整理工藝得到了不同納米ZnO含量的棉織物,整理棉織物的UPF值從幾十到一百多不等。經(jīng)原位生成

8、沉積納米ZnO整理的棉織物不僅具有優(yōu)異的紫外線防護性能,而且具有很好的抗菌性能,其對金黃色葡萄球菌的抑菌率均在99%左右,而對大腸桿菌的抑菌率只有在其ZnO含量達到一定值時才能達到90%以上。原位生成沉積納米ZnO整理的棉織物具有一定的耐洗牢度,經(jīng)30次洗滌后其UPF值能夠保持在30左右。
　　利用微波法可以方便、快捷地將納米ZnO整理到棉織物中,通過調(diào)節(jié)反應物濃度,整理出具有不同ZnO含量和UPF值的棉織物。其具有較原位生成沉積