超聲波處理時間對鍍銀棉織物性能影響

(江西服裝學(xué)院紡織教研室，南昌　330201)

棉織物不僅具有優(yōu)異的吸濕導(dǎo)汗、柔軟舒適性，還具有齊全的色譜，歷來是高檔服飾面料與家居飾品的首選材料。隨著人們生活水平的提高，人們對棉織物的服用性能也提出了更高的要求，其中就有棉織物的防輻射性能，這是由于科技的進步，電子產(chǎn)品的使用也愈加頻繁，長期的電磁輻射不僅導(dǎo)致正常人頭暈、腦脹、失眠、身體機能紊亂，對孕婦而言，電磁輻射甚至能夠?qū)е绿夯位蛄鳟a(chǎn)[1-4]。目前，對棉織物的防電磁輻射整理多集中在多離子電磁整理、不銹鋼纖維混紡電磁防護織造與金屬離子涂層整理3種方式，3種方式各有利弊，目前通過金屬離子涂層整理制備防輻射織物的材料主要為滌綸織物，對棉織物進行金屬涂層的研究鮮有報道[5-7]。本文通過利用超聲波輔助對棉織物進行鍍銀處理，為開發(fā)抗輻射性能良好的棉織物提供一定的參考。

1　試　驗

1.1　材料與儀器

材料：棉織物(100%棉，平紋，經(jīng)緯密度420×360根/10 cm，平方米質(zhì)量200 g/m2，經(jīng)緯紗線的細度均為18.45 tex的合股紗)。硝酸銀(太倉市興隆化工貿(mào)易有限公司)，氨水(杭州蕭山天一化工有限公司)，蔗糖(鄭州瑞恒化工產(chǎn)品有限公司)，氯化亞錫(溫州海盛化工材料有限公司)，氯化鈀(日照力德士化工有限公司)，氫氧化鉀(青州市奧星化工有限公司)，鹽酸(廣萍化工有限責任公司)，次磷酸鈉(浙江增新化學(xué)有限公司)，無水乙醇(東光鑫源化工有限公司)，以上所列化學(xué)試劑均為分析純。

儀器：FA1604精密電子分析天平(上海楚定分析儀器有限責任公司)，101B型電熱鼓風干燥箱(吳江市新盛電熱設(shè)備科技有限公司)，ICH256恒溫恒濕試驗箱(美墨爾特(上海)貿(mào)易有限公司)，NETANALYZER FY800網(wǎng)絡(luò)分析儀(溫州方圓儀器有限公司)，KQ-600VDY醫(yī)用三頻數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，INSTRON5590萬能材料試驗機(美國INSTRON公司)，YG461E數(shù)字式織物透氣量儀(寧波紡織儀器廠)，YG811D型全電腦織物懸垂儀(寧波市江東璟瑞儀器儀表有限公司)。

1.2　鍍銀棉織物的制備

去漿棉織物于105 ℃的干燥箱中干燥至恒重后，剪成60 cm×60 cm的正方形，稱重，記作M0。取干燥后棉織物4塊放入65 ℃的超聲波清洗器中(頻率40 kHz)分別超聲處理2、4、6、8 h后取出，再于105 ℃的溫度下干燥至恒重，稱重，記作M1。

取超聲波處理前后的棉織物依次按照如下工藝進行處理：浸沒在0.15 g/L的氯化鈀與16 g/L的氯化錫混合溶液中敏化處理2 h后，去離子水沖洗；按照浴比1∶5投入到100 mL/L的鹽酸溶液中進行解膠處理60 s，去離子水沖洗；按照浴比1∶5投入到12 g/L的次磷酸鈉溶液與100 mL/L的無水乙醇中還原5 min，水洗后，105 ℃下干燥至恒重。配制鍍銀溶液[8]：硝酸銀5.1 g/L、氨水2.6 mL/L、蔗糖8 g/L、氫氧化鉀3.5 g/L。按照浴比1∶10，將棉織物投入到25 ℃鍍銀溶液中，在超聲波頻率為15 kHz、功率為200 W的條件下進行鍍銀處理后，水洗，105 ℃下干燥至恒重，稱重，記作M2。

1.3　測　試

1.3.1棉織物的質(zhì)量變化

用式(1)、式(2)計算超聲波處理后棉織物的損失率與棉織物鍍銀后的質(zhì)量增重率，重復(fù)試驗5次，取5次質(zhì)量變化的平均值。

(1)

(2)

式中：M0為超聲波預(yù)處理前棉織物的質(zhì)量，g；M1為超聲波預(yù)處理后棉織物的質(zhì)量，g；M2為棉織物鍍銀后的質(zhì)量，g；W1為超聲波預(yù)處理后棉織物的質(zhì)量損失率，%；W2為棉織物鍍銀后的質(zhì)量增重率，%。

1.3.2鍍銀棉織物電磁屏蔽性能

使用網(wǎng)絡(luò)分析儀在頻率30～3 000 MHz范圍對鍍銀棉織物試樣的電磁屏蔽性能進行測定，利用式(3)計算屏蔽效能的平均值SE，重復(fù)5次。

(3)

式中:H0為未鍍銀棉織物磁場強度，T；H1為鍍銀棉織物磁場強度，T；E0為未鍍銀棉織物電場強度，N/C；E1為鍍銀棉織物電場強度，N/C；P0為未鍍銀棉織物功率，W；P1為鍍銀棉織物功率，W。

1.3.3鍍銀棉織物的服用性能

將干燥至恒重的鍍銀棉織物在溫度為20 ℃、相對濕度為65%的環(huán)境中預(yù)調(diào)濕24 h后，依據(jù)GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》使用織物透氣量儀對鍍銀棉織物的透氣性能進行測試。依據(jù)FZ/T 01045—1996《織物懸重性試驗方法》使用織物懸垂儀對鍍銀棉織物的懸垂性能進行測試。透氣性能與懸垂性能均測試10次，取平均值。另將布樣裁剪成經(jīng)紗方向長度250 mm，緯紗方向長度50 mm的布樣，使用萬能材料試驗機對鍍銀棉織物的斷裂強力進行測試，其中拉伸預(yù)加張力200 cN，拉伸速度100 mm/min，CRE拉伸，該試驗重復(fù)測試20次，取平均值，同理裁剪緯紗方向長度250 mm，經(jīng)紗方向長度50 mm的布樣進行力學(xué)性能測試，其他測試參數(shù)不變。

2　結(jié)果與討論

2.1　質(zhì)量變化

棉織物經(jīng)超聲波預(yù)處理的質(zhì)量損失率與經(jīng)鍍銀過后的質(zhì)量增重率測試結(jié)果如1表所示。從表1的測試數(shù)據(jù)可以看出，棉織物的質(zhì)量損失率隨著超聲波預(yù)處理時間的增加而升高，這是由于超聲波的空化作用使得棉纖維表面出現(xiàn)了不同程度的孔穴，造成棉織物的質(zhì)量損失。而棉織物鍍銀處理后的質(zhì)量增重率卻隨著超聲波預(yù)處理時間的增加而增加，這是由于超聲波空化作用產(chǎn)生的孔穴更有利于銀離子的吸附，提高棉織物鍍銀的效果。

表1　棉織物經(jīng)超聲波預(yù)處理的質(zhì)量損失率與經(jīng)鍍銀后的質(zhì)量增重率測試結(jié)果

2.2　電磁屏蔽性能

鍍銀棉織物的電磁屏蔽性能測試結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，鍍銀棉織物的電磁屏蔽性能隨著超聲波預(yù)處理時間的增加而增加，也即是與鍍銀質(zhì)量變化呈正相關(guān)。同時，從圖1中還可以看出，超聲波預(yù)處理8 h與6 h的電磁屏蔽性能非常接近，在30～3 000 MHz的電磁波屏蔽效果均值均在40 dB以上，達到了很好的電磁屏蔽效果，而超聲波預(yù)處理4 h與2 h均與其有一定的差距。同時，鍍銀棉織物對不同頻率的屏蔽性能也不完全相同，1 500 MHz左右的電磁波屏蔽效果最佳，而2 400 MHz左右電磁波屏蔽效果最差。

圖1　超聲波預(yù)處理不同時間的鍍銀棉織物電磁屏蔽效果隨頻率變化曲線

2.3　服用性能

鍍銀棉織物的服用性能測試結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，棉織物的透氣率隨著超聲波預(yù)處理時間的增加而增加，超聲波預(yù)處理提高了棉織物的透氣率，而鍍銀棉織物的透氣率隨著超聲波預(yù)處理時間的增加而下降，且該過程與銀離子的增重率呈正相關(guān)。單獨超聲波預(yù)處理，改善了織物的懸垂性，但鍍銀棉織物的懸垂系數(shù)隨著超聲波預(yù)處理時間的增加而不斷增大，說明隨著吸附銀離子的增加，棉織物的懸垂性變差。至于鍍銀棉織物的力學(xué)性能，無論是經(jīng)向還是緯向的斷裂強力均隨著超聲波預(yù)處理時間的增加而減小，且這種變化趨勢并未因為鍍銀而改變。但在相同的超聲波預(yù)處理時間條件下，鍍銀后棉織物的經(jīng)向與緯向斷裂強力高于相對應(yīng)的僅經(jīng)超聲波預(yù)處理的棉織物，說明鍍銀處理對棉織物的力學(xué)性能有一定程度的改善，但低于超聲波預(yù)處理對棉織物力學(xué)性能的損害。由此可知，鍍銀棉織物的服用性能隨著處理時間的增加而降低，在相應(yīng)的處理時間點，鍍銀處理對織物的力學(xué)性能有所改善。

表2　鍍銀棉織物的服用性能測試結(jié)果

3　結(jié)　論

通過超聲波輔助制備鍍銀棉織物并對其性能進行分析，表明隨著超聲波預(yù)處理時間的增加，棉織物對銀離子的吸附性能與電磁屏蔽性能均有一定程度的改善，在超聲波預(yù)處理6～8 h的時間段內(nèi)，鍍銀棉織物獲得很好的電磁屏蔽性能，而鍍銀棉織物的服用性能隨著處理時間的增加而降低，在相應(yīng)的處理時間點，鍍銀處理對織物的力學(xué)性能有所改善。