溶胶-凝胶技术在纺织品上的应用yd12613
陈水林 杜鹃 生态纺织教育部重点实验室, 东华大学,上海201620
收稿日期：
作者笥介：陈水林(1935-),男,河南省尉氏县人,教授,博士生导师,主要从事精细化工的教学与科研工作研究方向有微胶囊技术及其在无助剂免水洗染色方面的应用,溶胶-凝胶技术在纺织品功能整理方面的应用等。
原载：印染助剂2010/4；49-50
【摘要】简述了溶胶-凝胶技术和它在纺织品加工中的应用(包括固色、增深、负离子功能化、抗紫外、抗静电、抗菌等功能化整理等)作为纺织品功能化整理的一顶新技术,溶胶-凝胶技术功能多种多样,应用简单,可在多种场合下使用(无需助剂),且工艺过程清洁，具有很好的发展前景。
【关键词】溶胶-凝胶技术；纺织品；功能化整理
【中图分类号】TQ610.4+8 文献标识码：B 文章编号：1004-0439（2010)04-0049-02
溶胶-凝胶技术原是在20世纪末21世纪初[1-2]硅酸盐技术领域中的一项重要新技术,用于制造具有特种功能的陶瓷、玻璃、特种纤维、薄膜等,极少用于纺织品加工。
1 溶胶-凝胶技术整理的基本原理
溶胶-凝胶技术的基本原理是以金属的醇盐或无机盐为初始原料(称为前体)。把前体溶于水或有机溶剂(如乙醇)或它们的混合物中,形成均一体系。在催化剂如酸)的作用下,前体水解或醇解,形成多价的水解（醇解)产物后进行缩合,生成直径约1nm的小粒子，称为“溶胶”。在合适条件下,溶胶非常稳定。在水解阶段，金属成分可任意组合或掺杂,获得各种性能的复合溶胶体系,改变条件(如改变pH值、温度或蒸发溶剂,可使溶胶粒子进一步缩合,形成空间网状结构,体系失去流动性,形成“凝胶”。含有溶剂的凝胶称为“湿凝胶”,不含溶剂的凝胶则称为“干凝胶”。如湿凝胶或干凝胶经进一步处理(如热处理或煅烧),就形成最终产品,如玻璃、陶瓷、纤维、薄膜或干粉等,它们具有各种特殊的性能,2000年前后,有人尝试以溶胶涂层织物,可赋予织物特殊的性能,如优越的耐磨性等。
溶胶体系稳定,粘度接近于水,渗透性能强,可用来处理织物且使用非常方便。溶胶处理织物后,在织物表面产生凝胶,形成纳米级(数十纳米)的粒子网络,从而赋予纤维(织物)特定的性能.凝胶网络是在纤维表面(内、外表面)就地形成的纳米粒子网络,并与纤维表面粘合十分牢固,表现出良好的耐久性。
本文对溶胶-凝胶技术作了较广泛、系统的研究,包括固色、增深、负离子、抗静电、抗紫外、抗菌等功能化整理及工艺,该技术可用于纺织品功能化整理,其特点是:工艺简单、几乎不用助剂,浸轧后烘干(或仅用
2 应用实例
2.1 染色
用溶胶对织物进行前处理可提高阴离子染料对纤维的亲和力,如：棉织物对酸性染料亲和力极小,溶胶处理后则可用酸性染料染得浓艳的颜色,但皂洗牢度不佳.如能同时获得良好的皂洗牢度,具有巨大实际应用价值；直接染料与活性染料染色品种则具有明显的固色和增深作用[3-8]。
2.2 负离子功能化整理
用溶胶对亲水性纤维浸轧整理可获得良好的产生含氧负离子能力[9]，浓度可达4000~600个/cm3,这对改善人体周边环境,增进身体健康十分有利,此法比用纳米粉整理织物更加安全简便。适当的溶胶还可与内墙涂料共用,以提高室内负离子水平[10]。
2.3 抗紫外线整理
织物经适宜的溶胶整理后,可获得十分优良的抗紫外线性能[11-12],经50次水洗,紫外线屏蔽能力仍较好,UPF值可达最高级别50+。
2.4 抗静电整理
涤纶等疏水性织物用金属溶胶整理后,在纤维表面形成牢固的抗静电网络膜,由此可获得良好的抗静电纤维[13-14]，该层网络膜非常薄,对织物手感影响极小。
2.5 抗菌整理
用适宜的溶胶处理织物(尤其纤维素纤维织物)可获得良好的抗菌性能[15]，其抗菌机理与一般的药物抗菌剂不同,它对生态环境友好,制得的生态防臭袜和防臭内衣安全,高效。
2.6 其他
溶胶-凝胶技术在纺织品方面的应用研究才起步不久,应用面尚待拓展。如用类似交联剂化合物或其他功能性物质（如环糊精)固定于纤维表面,使织物获得更多的功能[16]。
3 结语
随着溶胶-凝胶技术在纺织工业中的应用技术发展,应用该项技术可以获得更多的新型织物来满足市场的需求,我们深信,在不久的将来,该项技术在纺织染整领域具有更广阔的应用前景。
参考文献:
[1]TEXTOR T,BAHRERS T H,SCHOLLMEYER E Sulface modifIcatior of textile fibrics by coating based on the sol-gel process[J]Melliand Textilberichte,1999(10):229
[2]MATHLTIG B,BTCHER H Refining of textile by nanosol coating[J]Me11iand Textilberichte,2002,83(4);50-51
[3]陈水林,罗敏,溶胶-凝胶固色方法:中国,03114856.5[P]20
[4]LU0 Min,ZHANG Xiao-li,CHEN Shui-lin, Enhancing the wash fastness of dyeing by a sol-gel Process,part 1:direct dyes on cotton[J]Co1oration Technology,2003,I19(5);297-300
[5]DU Juan,ZHAN Li,CHEN Shui-lin Wash fastness of dyed fabric treated by the sol-gel process[J]Coloration Thchnology,2005,121(1)29-36
[6]罗敏,张晓莉,陈水林,Si/Ti复合水溶胶的制备及其对直接染料固色研究[J]染料与染色,2003(5):274-275
[7]占莉,杜鹃,陈水林，溶胶制备工艺对直接黑GF的Sol-gel法固色的影响[J]印染,2004(8):1-2
[8]杜鹃,占莉,陈水林，溶胶-凝胶法对真丝绸的固色及负离子效应[J] 丝绸,2005(2)32-34
[9]杜鹃,陈水林,占莉，织物的溶胶-凝胶负离子整理方法:中国，200410053180.6[P]
[10] 陈水林,杜鹃,占莉，一种内墙墙面的溶胶-凝胶负离子啧涂液、制备方法和用途；中国,200410067784.6[P]
[
[12] XU Peng,CHEN Shui-lin, UⅤ blocking treatment of cotton fabric by titanium hydrosol[J]AATCC Review,2005,5(6);17-20
[l3] 陈水林,徐鹏,抗静电溶胶-凝胶整理液及其在制备抗静电涤纶中的应用:中国,200410054185.0[P]
[14] 徐鹏,陈水林,溶胶-凝胶法对改善涤纶抗静电性能初探[J]印染,2005(21)；4-6
[15] 徐鹏,陈水林,罗艳等，一种溶胶-凝胶抗菌剂及其制备方法和应用:中国,200510023393.9[P]
[16]刘丽雅,王潮霞,陈水林，用β-环糊精开发芳香医疗保健纺织品[J]产业用纺织品,2002,20(12)；35-37