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纳米氧化锌的特性(纳米氧化锌的合成方法)

纳米氧化锌的特性(纳米氧化锌的合成方法) 纳米氧化锌在合成纤维中的应用

随着现代科学技术的发展,单一性能的材料已不再能够满足人们的需要。纳米技术的发展和系列功能纳米材料的开发和市场化为发展多功能的健康纺织品带来了契机。利用纳米材料的各种特殊性能从根本上改变化学纤维原有的物理机械及化学性能,已获得了一系列适合于不同用途的优良复合纤维如:抗紫外纤维;抗菌、抑菌和除臭纤维;远红外纤维;导电纤维;防辐射纤维。但总的来说,无机功能分散相在成纤高聚物基体中的纳米尺度分散这一关键技术问题和纳米技术与产业的共性问题,仍没有得到充分解决。目前已部分产业化的功能纤维,功能粒子在纤维中的分散、纳米材料的原有特性没有充分发挥,可控性程度还较低,导致生产的连续性和稳定性不够。

因此,尽管纳米技术的快速发展已成为制备特种功能纤维的重要手段之一,为特种功能纺织品的发展注入了新的活力,但功能材料在聚合物基体中的纳米级分散仍是纳米功能纺织品研发的关键技术和瓶颈。因此,尽管纳米氧化锌(ZnO)具有许多优异的性能,在许多方面得到了广泛的应用,但由于其自身的极性和细小的颗粒,使其具有极大的比表面积和高的比表面能,很难在非极性介质中分散。在极性介质中容易团聚,直接影响其性能。

使得纳米颗粒的性能在最终使用中丧失。由于它们是无机物,与有机物亲和力差,纳米氧化锌(ZnO)在聚合物纤维中的实际应用比较困难,因此纳米氧化锌(ZnO)的发展必须解决这一关键瓶颈问题。

我公司与相关高校合作研究,利用自产纳米氧化锌经表面改性后,与高分子基体聚丙烯(pp)、聚酯(PET)、尼龙6(PA)共混,具有抗菌、抗紫外线功能的高科技复合纤维。在整个研究过程中,我们通过探讨纳米氧化锌粉体的内部结构和性质(纳米氧化锌粉体与细菌接触时,锌离子会缓慢释放,与细菌细胞膜和膜蛋白结合,破坏其结构,进入细胞后破坏电子传递系统的酶类并与DNA反应,达到抗菌目的)及其抗紫外线效果(一般紫外线透过率在10%以下(或屏蔽率在90%以上),研究了纳米氧化锌粉体的抗菌机理。),并不断调整和控制其聚合物基体共混、造粒、纺丝的工艺参数,最终制备出含纳米氧化锌(ZnO)的抗菌、抗紫外线功能纤维。采用抗菌性能测试方法测试了各种功能纤维的抗菌性能,结果表明,三种含纳米氧化锌(ZnO)粉体的共混高分子功能纤维的抗菌率均可达到99.9%。结果表明,三种含纳米氧化锌(ZnO)粉末的共混聚合物纤维的平均紫外透过率均小于7%。

因此,我们在一定程度上研发了纳米氧化锌(ZnO)抗菌抗紫外线功能的高科技纤维的自主知识产权。

现在国际上对抗菌纤维的研究基本上都是以含银沸石作为抗菌剂,而将纳米半导体光催化抗菌剂纳米氧化锌作为抗菌粉体添加剂的报道很少。然而,纳米氧化锌(ZnO)具有奇特的& ldquo表面效应& rdquo在太阳光(尤其是紫外线)的照射下,自由移动的带负电荷的电子可以自行分解,而带正电荷的空空穴则被留下。这个空孔可以激活空气体中的氧成为活性氧,具有很强的化学活性,可以与多种有机化合物(包括细菌中的有机物)发生反应,从而杀死大部分病菌和病毒。),光催化效果和相对低廉的价格,使其作为新型抗菌粉体添加剂具有重要的现实意义。

不仅如此,地球臭氧层的破坏导致地球生物圈受到的紫外线辐射越来越多,人们尤其是年轻人在户外的时间越来越多,辐射对人体健康造成的危害越来越严重。近年来,虽然国际上已限制使用导致臭氧层变薄的化学物质,但就臭氧层破坏的程度而言,对人体危害最大的UVB (280 ~ 320 nm)和UVA (320 ~ 400 nm)中的短波紫外线仍可到达地面。这些短波紫外线的照射会产生自由基,对细胞和组织造成损伤,加速衰老过程,导致皮肤晒黑,紫外线吸收引起的皮肤病,甚至皮肤癌,对人体健康危害极大。因此,为了减少各种波长的紫外线对人类的危害,开发一种抗紫外线纤维来满足日益增长的生活需求也是意义深远的。

要制作含有抗紫外线添加剂的抗紫外线纤维,首先要选择合适的抗紫外线添加剂(也叫紫外线吸收剂和紫外线稳定剂)。这类添加剂可选择性吸收波长为290 ~ 400 nm的紫外线,在不改变其结构的情况下,有效防止和抑制光和氧化。这种紫外吸收助剂还应具有无毒、低挥发性、良好的热稳定性、化学稳定性、耐水解性、耐水萃取性、与成纤聚合物的相容性等特点。其中,纳米氧化锌(ZnO)的紫外透过率较低,可以考虑用于制备抗紫外纤维。

根据氧化锌的一些特性,我们发现纳米氧化锌是一种优良的抗菌抗紫外无机粉体,具有应用广泛、效率高、有效期长的特点,可用于制备兼具抗菌抗紫外功能的高科技纤维。不同于以往常用的有机抗菌剂(易产生微生物耐药性),具有易迁移、耐热等缺点。在塑料的加工温度下也容易分解失效,分解产物可能造成二次污染。),同时采用物理吸附离子交换的方法,将金属锌附着在多孔材料表面,利用金属离子的抗菌能力,通过缓释达到长效抗菌的效果。由于不产生耐药性,安全无毒,尤其是其突出的耐热性(>:600℃),使得纳米氧化锌在抗菌材料的应用上具有明显的产业优势。其纳米颗粒优异的吸光特性也不同于以往的抗紫外线添加剂(多为有机物,有一定毒性。随着涂层日晒时间的延长,其紫外线屏蔽性能会逐渐降低,最终失效。),具有有效作用时间长、紫外线屏蔽带长、化学和热稳定性好、无毒、无刺激性等优点。因此使用安全,具有实际应用的优势。

事实上,以纳米功能无机材料为抗菌剂和抗紫外线添加剂的抗菌抗紫外线纤维,正逐渐成为继远红外纤维和负离子纤维之后,市场上又一种新型功能纤维。因此,我们开发的纳米氧化锌(ZnO)抗菌防紫外线功能纤维是一种极具发展前景的防护功能纤维。我们预计纳米氧化锌(ZnO)抗菌抗紫外功能纤维的实际应用领域主要有:

一、日用品领域

纳米氧化锌(ZnO)在服装方面的应用,如运动衫、上衣、制服、裤子、职业装、泳衣、童装等,也用作帽子、口罩、太阳伞的原料。此外,还用于工业和装饰,如广告布、户外装饰布等。纳米氧化锌的抗菌性能可用于生产涤纶长丝产品,可广泛用于针织内衣、运动服、袜子、地毯等。

b、专业卫生领域(医学和民用)

在医学应用中,纳米氧化锌(ZnO)抗菌聚酯短纤维可与棉混纺,制成医院床单、手术服、医生工作服、病人服等。民用方面,纳米氧化锌(ZnO)抗菌涤纶短纤维可用于食品工业专用服装,以及各种床上用品、家具布、装饰布等。紫外线、纳米氧化锌(ZnO)还可用于制备各种医用和民用非织造产品,如无菌手术衣、无菌口罩、卫生涂层材料、过滤材料、女性卫生用品、尿布等产品。

c、室外工作的场地

随着经济的发展,旅游业蓬勃发展,各种相应的领域产品纷纷问世。纳米氧化锌(ZnO)的抗紫外线性能使得生产各种雨伞、窗帘、运输篷布和帐篷成为可能。

中国加入世界贸易组织后,中国纺织业面临着巨大的发展机遇,同时也面临着严峻的挑战。在新形势下,中国化纤发展的重点已经从& ldquo开发总量& rdquo过渡到& ldquo发展先进生产力与结构调整并举& rdquo其中,推动技术升级、加快结构调整是重中之重。纳米技术的快速发展为特殊功能纺织品的开发注入了新的活力,成为制备特殊功能纤维的重要手段之一。纳米氧化锌(ZnO)是面向21世纪的新型高功能精细无机产品,可以在纤维中同时体现抗菌和抗紫外线功能。是一种极具性价比的纳米粉体。如今,人们越来越追求健康、舒适、安全的纺织品。纳米ZnO)/聚合物复合功能纤维是一种高科技产品,具有非常广阔的应用前景和可观的经济效益。

 
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