新型车内窗帘材料的制备及研究

随着人们生活质量的提高,轿车走进千家万户,成为越来越多的人的代步工具。有车的人们在车内度过的时间越来越长, 车内空间狭窄且密闭, 尤其是新车,车内有害气体大多严重超标。车内空气污染问题已成为人们关注的新焦点。车内空气污染中甲醛是主要污染物之一, 由于甲醛具有强烈的致癌和促癌作用,即使长期接触低剂量的甲醛,也会引起慢性呼吸道疾病和各种癌症, 车内甲醛污染正越来越受到重视。车内甲醛气体主要是由车顶装饰、 涂料、 座椅、沙发垫、 地毯及皮革等装饰材料释放的。目前,降低车内甲醛浓度的方法主要有通风换气、 活性炭吸附、 负离子净化、 空气净化和光触媒技术净化等,其中尤以光触媒技术最有发展前景。光触媒技术是指在紫外线照射下,纳米粒子表面会生成很强氧化性的氢氧自由基和氧负离子, 可以将甲醛氧化成CO2和 H2O的一种技术。它具有光催化活性高、 反应易进行、生成物不会造成污染且无毒、设备简单和成本低等优点, 目前, 国内外学者对光触媒技术中纳米 T i O2的研究较多。窗帘在汽车中的作用主要是遮挡阳光和保护隐私,一般来说,作为汽车用的窗帘须具备较好的遮光性能、 一定的强力和拉伸性能、 较大的硬挺度以及良好的透气性。目前在市场上,窗帘一般采用机织、 针织和缝编织物,很少有采用非织造布生产的,而非织造布作为一种新型的纺织过滤材料,有其独特的三维立体网状结构、孔隙分布均匀、过滤性能好、产量高、成本低以及品种多等优点。采用针刺非织造布为材料, 利用涂层的方法对材料进行表面处理,使纳米T i O2很好地分散在针刺非织造布的表层三维结构中,并且对制成试样的光催化降解甲醛性能、 力学性能、 柔软性能以及透气性能进行了研究。1、实验部分1.1实验原料选择涤纶: 2 . 0 dtex38mm,棉: 2 . 0 dtex30 mm;其中, 涤棉混合比为 4：6。这主要是考虑到纤维素纤维上有大量羟基等亲水性基团, 易吸附水分子,不但为纳米 T i O2 表面生成强氧化性氢氧自由基提供了有利条件, 而且容易和涂层浆产生氢键结合或化学键结合,使纤维与涂层之间粘合力增大。涤纶纤维强力高、 模量较高、 耐磨性好且价格低。涤纶与棉纤维混合制成的非织造材料可以解决棉强力不高耐磨性较差的问题, 还可以在一定程度上节约成本。因此,本实验选用涤棉针刺非织造布作为制造窗帘的材料。1.2工艺选择为了保证窗帘具有一定的强力、硬挺度、透气性和较低的成本, 实验中采用针刺法对纤网进行加固。具体加工工艺为: 纤维前处理，纤维开松，混合，梳理，铺网，针刺，热定型，涂层烘干，焙烘，裁剪成样。1.3试样甲醛浓度测量方法使用自制仪器测量甲醛浓度。具体方法如下:先将 20mL甲醛溶液装入干燥的试管中, 用瓶塞塞住试管口,用一管子通到净化室中,由于在一定的温度和压力下,甲醛的挥发是稳定的,故在净化室里就可以得到甲醛含量一定的实验模拟气体。1.4其他性能测试按照 上述 工 艺 加 工 出 试样, 依 据 FZ /T01006# 2008∃涂层织物涂层厚度的测定%标准,采用 YG141 型厚 度仪 测试 样厚 度; 依据 FZ /T60005# 91∃非织造布断裂强力及断裂伸长的测定%标准, 采用 YG065型电子织物强力仪测试样拉伸性能及采用 YG065型电子织物强力仪测试样撕破强度，使用 YG461型织物中压透气仪测试其透气性。2、结果与讨论经过实验测得涂层试样厚度为 0 . 5 mm,定量为140 g /m2, 涂层厚度为 0 . 05 mm, 能够满足制作窗帘的实际需要。2.1甲醛浓度降解测试在不同时间的紫外灯光的照射下,未整理织物和整理后织物的甲醛浓度都有减少。其中,未经涂层整理的织物的甲醛浓度在 24 h之后为1. 138mg /m3, 这主要是由于系统自身气密性而整理、 未整理织物经紫外灯光不同时间照射后对甲醛浓度的降解比较使甲醛浓度在一定时间内有所降低;而经涂层整理过的针刺布,甲醛浓度达到 0 . 228 mg /m3,甲醛降解率达到 82%。这表明在有紫外光照射条件下, 整理后的针刺布对甲醛的降解率远远高于没有经过光触媒涂层整理的。由此可以说明,经纳米 T i O2整理过的针刺非织造布的表面发生了光化学反应, 这是甲醛浓度大幅降低的主要原因。纳米 Ti O2具有很强的光催化活性, 它能够与甲醛在其表面产生反应, 从而达到降低甲醛含量的目的。当一定波长的紫外光照射到纳米 Ti O2 表面时,其纳米粒子会吸收紫外光能量产生载流子,即空穴-电子对,电子和空穴分离后会向半导体表面移动,并分别被表面羟基俘获后形成氢氧自由基和氧负离子。纤维表面吸附的羟基主要是由于棉纤维亲水性和涂层剂亲水性所致,这有利于氢氧自由基的生成,使负载纳米 T i O2织物表现出优异的光催化活性。2.2力学性能试样经针刺加固后已具有一定的强力, 而涂层整理也会使强力大大增加。2.3硬挺度与透气性考虑到窗帘的实际使用要求, 硬挺度高则挺括且悬挂性能好,但硬挺度过高则会造成手感粗糙, 因此在制作窗帘时要选择合适的硬挺度。对试样硬挺度的测试采用弯曲刚度来表示, 弯曲刚度是表征织物刚柔性的直接指标,弯曲刚度越大, 织物越刚硬;反之,则越柔软。3、结论采用混合涤棉为原料, 利用针刺法非织造技术,对原料进行涂层整理制成了可用于汽车内窗帘材料。经性能测试后得知:( 1) 新型窗帘在紫外光照射下, 能有效分解车内甲醛气体。( 2) 新型窗帘具有较好的力学性能。( 3) 新型窗帘柔软性适中, 悬垂性和透气性能良好。