1·1 材料與儀器設備
織物:65/35 45/45 133×72滌棉府綢;藥品:HCHO(湖北大學化工廠),NH3·H2O(蚌埠化學試劑廠),磷酸三丁酯、AgNO3、H2SO4、HCl、HNO3,、Na2CO3 (西安化學試劑廠),NaOH、NaClO、NaCl、MgCl2·6H2O(天津化學試劑廠),乙酸,均為分析純;PU實驗品,分散劑A、分散劑B(是陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑的復配物),教研室自制。
儀器:BH2215型電子天平(德國賽多利斯公司),E-39/72型軋車(KYOTO JAPAN),1O1C-2B型烘箱(上海市實驗儀器廠),454-8306KYOTO型織物熱定型機(JAPAN),JEM-200CX型透射電子顯微鏡(日本電子)。
1·2 納米級銀粒子的制備
銀氨溶液:量取一定量的AgNO3溶液于干凈的燒杯中,加入對應量的NaOH溶液,然后連續(xù)振蕩下滴加NH3·H20至使生成的沉淀完全溶解,NH3·H20不應過量,否則會使試劑的靈敏性降低,同時制備的銀氨溶液不能久置存放,以免生成一種爆炸性沉淀(疊氮化銀),在具有磨口塞的瓶中存放更為危險;銀鏡底液:在一定量的水中,加入一定量配好的分散劑A和B,預先快速攪拌5min后,加入反應量的甲醛(稍過量為好,加熱有揮發(fā));銀鏡反應:將制備好的銀氨溶液稀釋到一定體積倒入酸式滴定管中,45-50℃,邊高速攪拌邊慢慢滴入反應液中,析出細銀粒。
1·3 納米級銀粒子的織物抗靜電整理
浸軋(4浸4軋,軋余率100%,納米銀溶液若干ml/L,PU 25g/L,MgCl2 5g/L,尿素l0g/L,交聯(lián)劑EH lOg/L)→烘干(l00℃,3min)→焙烘(180℃,4min)。
1·4 測試方法
納米級銀粒子粒徑:用透射電子顯微鏡進行測試;抗靜電效果:用YG3X型感應式靜電儀測試。
2 結果與討論
2·1 影響穩(wěn)定性的因素分析[3]
納米銀粒制備的樣品,見表1。
表1 典型試樣
注:(a)溫度:1#-13#樣品為常溫,14#-23#樣品為40℃;(b)用量:分散劑A,l#-7#樣品為100g/L,8#-23#樣品為200g/L;分散劑B為40g/L;HCHO,1#-13#樣品為1%,14#-23#樣品為5%;NaOH,l#樣品為10%,2#-13#樣品為11%,14#-23#樣品為5%;AgNO3為5%;(c)NH3·H2O的要求:加入量直至沉淀溶解。
用1#-13#樣品做納米銀粒子性能研究,影響穩(wěn)定性因素:①時間,對1#-13#實驗樣品進行2月內(nèi)放置觀察,了解時間對粒子穩(wěn)定性的影響實驗結果(下同),12#-13#樣品12h后就發(fā)生沉淀,10#-11#樣品ld后有沉淀現(xiàn)象,6#-9#樣品2d后有沉淀,5#樣品3d后有沉淀,4#樣品4d后有沉淀,3#樣品6d后有沉淀,2#樣品15d后有沉淀,1#樣品2月內(nèi)末發(fā)現(xiàn)沉淀,說明1#樣品性能最穩(wěn)定;②溫度,全部樣品加熱70℃變黃,80-90℃黃色逐漸加深,沸騰無沉淀;③氧化劑,NaClO、H2O2對粒子穩(wěn)定性的影響較;④還原劑,保險粉對粒子穩(wěn)定性的影響,1#-13#常溫下無沉淀,沸騰時1#、2#無沉淀,而3#-13#有沉淀;⑤電解質(zhì),NaCl對粒子穩(wěn)定性的影響,1#-13#常溫下無沉淀,沸騰時1#-4#無沉淀,而5#-13#有沉淀;ZnCl2對粒子穩(wěn)定性的影響,1#、2#常溫下無沉淀,3#-13#有沉淀,沸騰時1#無沉淀,2#-13#有沉淀;MgCl2對粒子穩(wěn)定性的影響,1#-13#常溫下無沉淀,沸騰時1#-3#無沉淀,而4#-13#有沉淀;⑥堿,NaOH、Na2CO3、Na2SiO3,對粒子穩(wěn)定性的影響,實驗中溶液始終保持澄清,加熱時顏色不變;⑦酸,H2SO4實驗中,溶液先變黃,沸騰后變成無色呈云霧狀,冷卻后云霧狀消失,用HCl做實驗時,加熱溶液顏色變淺。
2·2 納米銀粒子對織物的抗靜電整理[4]
表2中,平均最大靜電壓值為140.9V,平均半衰期為0.8s。
表2 納米銀粒子處理織物后的抗靜電測試結果
注:(1)測試條件:溫度22℃,相對濕度33%;(2)空白樣品抗靜電測試,平均最大靜電壓值512V,平均半衰期40s。
2·3 納米級銀粒子粒徑的測定
透射電子顯微鏡照片顯示:10#樣品顆粒分布較為均勻。直徑20-40nm; 20#樣品顆粒分布比較稀疏,一處有明顯的團聚現(xiàn)象,顆粒尺寸主要集中在20nm的范圍;樣品3#顆粒分布均勻,密度較大,尺寸穩(wěn)定,平均直徑l5nm;樣品4#顆粒分布較均勻,密度較大,有幾處明顯的團聚現(xiàn)象,平均直徑2Onm,較為理想;但是經(jīng)過一段時間放置后,其穩(wěn)定性降低,為防顆粒團聚必須及時使用。
3 結論
3·1用銀鏡反應可獲得較為理想的納米級銀粒子,顆粒大小10-40nm,平均直徑17nm。納米級銀粒子常溫下,對酸、堿、鹽和有機溶劑的穩(wěn)定性很好,高溫下對部分物質(zhì)的穩(wěn)定性不好,如濃硫酸、保險粉和氯化鎂,其中,氯化鋅的穩(wěn)定性,常溫、高溫都不好。納米級銀粒子對時間的穩(wěn)定性,隨著粒
子質(zhì)量分數(shù)的升高而降低,質(zhì)量分數(shù)越小,時間穩(wěn)定性越好。
3·2 AgNO3用量與納米銀顆粒大小不成正比,AgNO3用量越少,得到的納米銀顆粒不一定越小,原因是分散過程可能受到干擾,造成氧化過程分散不勻,顆粒變大,如分散劑復配不當,也易造成顆粒團聚,使顆粒尺寸變大。
3·3 AgNO3用量與納米銀顆粒的分布密度成正比,AgNO3用量越多,納米顆粒分布越密,但制備過程中顆粒團聚可能性較大。反之,納米顆粒分布越稀疏,顆粒團聚可能性減小,但使用及其研究價值降低。
3·4 從樣品3#所得產(chǎn)品分布均勻,密度較大,顆粒尺寸穩(wěn)定,平均直徑15nm。
3·5 納米銀處理后滌棉織物的平均最大靜電壓值從512V降為140.9V,平均半衰期從40s降為0.8s,證明了滌棉織物經(jīng)納米銀處理后,抗靜電性能有了較大的改善。
從上可知,納米銀的制備路線合理,顆粒大小符合要求,但是要提高納米銀顆粒的穩(wěn)定性及顆粒濃度,仍需進一步研究。
來源:印染在線
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