增加蓄热性和耐洗纺织面料研究新成果参考技术

　　分析研究关于经钨青铜纳米棒 (TBNRs) 处理的涤纶织物的储热和耐洗性能，以确定光热效应的最佳浓度。平均长度为 34.0 ± 2.5 nm，直径为 2.3 ± 0.4 nm 的 TBNRs 通过在油胺 (OA) 中热分解偏钨酸铵 (AMT) 生成能够通过有效吸收光来产生热量的 TBNRs近红外区。用太阳模拟器评估了TBNR浓度和硅烷偶联剂对PET织物的光热效应和耐洗性的影响。结果，随着 TBNRs 浓度的增加，光热效应增强，并且在 5 wt% 时显示出最大光热效应。此外，通过添加 0.5 wt% 的硅烷偶联剂进一步提高耐洗性。总的来说，后加工处理有效地增加了光热效应，而聚酯的物理性能和颜色没有显着变化。

　　介绍:由于最近 Covid-19 的传播，消费者开始花更多的时间在自然环境中，同时彼此保持安全距离。随着户外活动的增加，对户外运动服的需求也随之增加(Han，2021)。此外，气候和环境的快速变化从根本上改变了人们的着装方式 (Bae, 2011 )，这导致人们对纺织品的隔热性产生了更多兴趣。因此，已经开发出具有重量轻、隔热和储热等特性的纤维和织物(Koo 等人，2007 年)。最近使用的隔热方法是通过添加各种陶瓷来完成的(Choe et al., 2006)，但这些面料在极端环境下的保温能力是有限度的。因此，本研究旨在通过在室外环境中用具有光热特性(光热效应)的纳米粒子处理织物来提高涤纶织物的隔热性能。

　　光热材料，包括导电、半导体和磁性材料，如钨青铜和氧化石墨烯，在用长波长近红外(NIR，780-3000 nm)波照射时吸收能量并将其转化为热量。这些材料的能量水平低于紫外线或可见光;因此，它们可以吸收对人体无害的长波长近红外波 (Jeon et al., 2019 )。三氧化钨 (WO 3 ) 不适用于 NIR 吸收;然而，由于碱金属离子(M = Li + 、Na + 、K + 、Cs + )结合到WO 3的晶体结构中，晶体中的一部分W 6+被还原为W 5+形成导带。子带在等离子体区域中创建，形成局域表面等离子体共振 (LSPR) 和子带跃迁。这些使还原的 WO 3和 MxWO 3材料能够强烈吸收 NIR 并释放热量。(公园，2020 年)。因此，掺杂碱金属的三氧化钨等钨青铜纳米粒子在近红外区具有选择性的光吸收。这导致了新化合物和各种形态的合成，包括纳米棒、纳米线和纳米片(Lee 等人，2014 年)。全等人。( 2019) 通过合成钨青铜纳米棒和涂有烷基链的纳米粒子研究了乙烯-丙烯-二烯单体 (EPDM) 纳米化合物，并证实机械和光热性能得到增强。因此，使用纳米粒子的研究主要是通过混合聚合物材料进行的，但该过程涉及纱线或织物阶段，而不是纺织品制造阶段。因此，对于需要多步工艺的时尚敏感材料，有必要研究一种后整理方法。因此，开发了一种将无机纳米粒子附着到纤维表面的后处理工艺。

　　硅烷偶联剂含有无机反应位点，可与大多数无机基材(包括玻璃、金属和二氧化硅)结合，尤其是当基材的结构中含有硅、铝和大多数重金属等元素时。如果偶联剂在界面处缩合，则在无机材料表面生成交联硅氧烷的多分子结构。当硅烷偶联剂连接到无机材料的表面时，表面表现出连接到硅烷偶联剂的有机基团的表面化学或表面反应特性。处理过的表面显示出上述有机基团的表面能，这可以是反应性表面，由硅烷偶联剂中有机官能团的反应性决定(Kutz，2011 年)。因此，偶联剂起到中介的作用，将天然难以缔合的有机和无机材料连接起来(Song et al., 2011 )。

　　) 进行了一项研究，在复合材料的形成过程中用硅烷偶联剂处理纤维表面，结果表明复合材料的界面剪切强度、力学性能得到改善。布塞赫尔 ( 2019) 研究了使用甲基丙烯酸 3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯 (TMSPMA) 作为硅烷偶联剂的聚苯乙烯复合材料的热性能和机械性能，并证实用偶联剂处理的复合材料具有更高的热稳定性。因此，硅烷偶联剂可以实现难键合材料的键合。在这项研究中，TMSPMA 用于处理涤纶织物表面的钨青铜纳米棒 (TBNRs)，并对所得材料的物理性能进行了评估。

　　随着环境变化对材料的需求，各种具有隔热和加热功能的材料根据其应用以各种形式被开发出来(Lee & Song, 1994). 关于光热材料的研究很多;然而，缺乏实证研究来分析将光热材料附着到纤维表面后纤维物理性质的变化。要将该技术应用于织物阶段的各种材料和工艺，需要研究将功能材料附着在织物外部的后整理方法。在这项研究中，钨青铜纳米棒(一种光热材料)以不同浓度附着在聚酯表面。此外，在聚酯表面处理过程中使用 TMSPMA 以提高 TBNR 的耐洗性。

　　方法yu 材料

　　偏钨酸铵水合物 (AMT)、油胺和甲基丙烯酸 3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯 (TMSPMA) 购自 Sigma–Aldrich。氢氧化钠 (NaOH) 购自 Samchun Chemical。甲苯和丙酮购自大中化学。白色 100% 涤纶面料(超细纤维)购自 Dou fabric。

　　钨青铜纳米棒 (TBNRs) 的制备

　　将 AMT (2.956 g)、油胺 (160 mL) 和 NaOH (0.1584 g) 添加到三颈圆底烧瓶中。将回流冷凝器、温度计和长针连接到烧瓶后，通过注入氮气搅拌 1 小时，使烧瓶内形成氮气气氛。1 小时后，将烧瓶加热至 140 °C，然后每 10 分钟逐渐升温至 250 °C。将烧瓶在搅拌下于 250 °C 加热 8 小时，保持温度低于 250 °C。8小时后，将反应混合物冷却至室温。通过离心(8000 rpm，3 次，每次 15 分钟)收集沉淀物。用丙酮处理以除去过量的油胺，然后在室温下干燥。当碱金属离子(M = Li + , Na +, K + , Cs + ) 用于还原三氧化钨，还原的 WO 3和 M x WO 3材料强烈吸收 NIR 并释放热量 (Park, 2020 )。所以TBNRs是通过AMT在OA中的热分解合成的。

　　使用 TBNR 和硅烷进行功能性整理

　　所有超细纤维 PET 样品的尺寸均为 2 × 2 cm，重量为 0.0271 g，厚度为 0.12 mm，浴比设置为 30:1。1、3、5 和 10 wt% 的织物涂层。将 0.00813、0.02439、0.04065 和 0.0813 g TBNRs 粉末分别溶解在甲苯中并搅拌制备 TBNRs。将所需尺寸 (2 × 2 cm) 的 PET 片浸入溶液中约 1 小时。为了在织物上涂覆 TBNR 和硅烷，将 0.04065 g TBNR 粉末和 0.00406 g 硅烷溶解在 0.7684 g 甲苯中，然后将所需尺寸 (2 × 2 cm) 的 PET 片在溶液中以 400 rpm 搅拌1小时。TBNRs 和硅烷偶联剂的浓度分别设定为 5 和 0.5 wt%，在初步实验中发现这两个浓度可产生最佳的光热效应。涂层织物在室温下干燥一天，用 40°C 的蒸馏水洗涤 5 分钟，并在 21°C 下调理。含TBNRs的PET吸取率为3.32%，含TBNRs和硅烷的PET吸取率为4.06%。

　　表征:使用 Gatan Microscopy Suite(Gatan Inc.，Pleasanton，CA，USA)对通过 FE-TEM(FEI Tecnai G2 F30 S-Twin)测量的图像分析 TBNR 的大小。使用 UV-Vis 光谱仪(V-670，JASCO，东京，日本)在 300-2100 nm 范围内获得紫外-可见 (UV-Vis) 吸收光谱。为了确定 TBNR 对聚酯光热效应的影响，测量了用白光太阳模拟器(100 W，PEC-L01，Peccell Technologies Inc.，Yokohama，Japan)照射后的表面温度变化。L*、a*、b*和ΔE的值在色度计(AMT507)中对每个样品测量三次，样品的元素分析通过使用能量色散X的场发射扫描电子显微镜进行。 -射线光谱法(FE-SEM–EDX，JSM6701，JEOL， 1 ). 为了比较整理前后样品的拉伸性能，根据拆纱条法 (KS K 0520)，使用拉伸强度测试仪在织物的经向测量拉伸强度。通过制备尺寸为2.5×15cm 2的矩形聚酯样品来进行测试。

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钨青铜纳米棒蓄热性和耐洗性.pdf