纤维素/酪蛋白分散体的制备及其在防紫外织物中的应用

作     者：刘明远 

作者单位：西安工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：尉霞;武海良

授予年度：2021年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程] 

主      题：防紫外 棉织物 纤维素 酪蛋白 后整理 

摘      要：随着人类生活环境遭到严重污染,大气层中有效成分物质遭到分解,导致大气层阻挡紫外线能力下降,使人类的生存环境状况面临着重大的威胁和挑战。纺织品作为对人体外表面积覆盖最多的材料物质,为机体阻挡紫外线有着重要的作用和意义。其中,棉织物以其优异的亲水性、柔软性和保暖性等舒适性能及绿色环保特点成为当下许多人穿着服饰材料的首选,但棉本身防紫外性能很差。因此,通过对普通棉织物进行整理,可改善其防紫外性能,扩大使用范围和应用环境。当下,制备防紫外织物所需的整理剂中的有效成分主要是由无机纳米粒子或含有大量不饱和官能团的有机高分子材料组成,但在实际制备及使用过程中存在严重的环境污染、能耗过大、成本昂贵等缺点,限制其进一步的推广与应用。因此,制备成本低廉、绿色环保的防紫外整理剂并将其牢固地应用于棉织物将进一步促进防紫外织物的发展。本课题的具体研究内容如下:(1)系统地对纤维素/酪蛋白分散体的制备及性能进行了研究。在冷冻条件(-12℃)下,利用Na OH/尿素水溶解体系,将纤维素材料溶解分散,制备出水溶性纤维素;将酪蛋白进行碱性溶解分散,制备出质量分数为10%酪蛋白溶液。在碱性环境下,将不同组分的纤维素、酪蛋白、环氧氯丙烷进行混合搅拌、透析、剪切分散及静止沉淀等工艺制备出水溶性分散体。通过将分散体长时间静止观察,可发现其表现出良好的稳定性;测定分散体的粒径可知,材料粒子尺寸分布均匀;借助水相凝胶渗透色谱仪分析可知,分散体分子量大于纤维素和酪蛋白分子量之和;由核磁共振氢谱(H-NMR)测试分析可得,纤维素与酪蛋白产生了交联反应;对分散体进行防紫外性能测试,其表现出良好的紫外吸收和防穿透性能。(2)将制备的一系列分散体流延成膜,对分散体成膜后的相关性能进行研究。通过测定薄膜的回潮率和含水率,可得薄膜对水分保持力优于纤维素材料;将薄膜对折而未断,表现出良好的柔韧性;测试分散体薄膜的水分接触角,均不大于90°,表明薄膜亲水性良好。经FT-IR与XPS测试,可发现材料中产生新官能团,表明纤维素与酪蛋白已实现交联反应;由XRD、TG、DTG、DSC等测试条件表明原材料的原有化学结构与键能遭到破坏并产生新的交联键能;通过SEM可得分散体成膜性良好;对薄膜进行紫外吸收率和穿透率测试,表明具有良好的防紫外性能。(3)将制备的一系列分散体分别对棉织物进行浸渍涂覆整理,获得相应的整理后棉织物。测试分散体整理前后棉织物回潮率、含水率及增重率,可得整理后织物重量增大;借助智能白度仪可发现整理后织物白度略有下降,但不影响实际外观效果;通过测试织物的机械性能,可得整理后织物力学性能明显提高;对整理前后棉织物进行透气性能测试,可得整理后棉织物的透气性有所下降;由水分接触角测试可得整理前后织物均属于亲水性织物。由FT-IR与XPS测试可得整理后织物中存在酪蛋白成分,表明将酪蛋白成功负载到棉织物中;通过对整理前后织物微观结构观察可发现,分散体在织物中成膜良好;通过热稳定性分析可得,整理后织物热稳定性差,表明材料原有化学结构得到破坏;对织物进行紫外吸收和紫外穿透性能测试可得,整理后织物具有良好防紫外性能;对水洗后织物进行UPF值测试,可得整理后织物仍具有良好防紫外性能。