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其光催化凈化機(jī)理步驟如下[19]:

3 空氣凈化功能織物的制備方法

空氣凈化功能紡織品的制備方法可分為后整理法和原絲改良法.后整理法是指先制備穩(wěn)定光觸媒分散懸浮液,然后對織物進(jìn)行常規(guī)的后整理(浸軋或涂層)的方法.[20]該法適用的纖維和紡織材料范圍廣泛,天然纖維、化學(xué)纖維和混紡織物都能采用.根據(jù)光催化劑的制備和織物整理是否連續(xù),后整理法又分為粉體分散負(fù)載法和原位復(fù)合法.

3.1 粉體分散負(fù)載法

粉體分散負(fù)載法是指將納米級成品光催化劑粉體分散,然后用浸軋法或涂層法對織物進(jìn)行整理.其常用工藝為:制備穩(wěn)定光催化劑分散液→二浸二軋或涂層→預(yù)烘→焙烘→后處理.董永春等人對織物進(jìn)行二浸二軋光觸媒水分散液(軋液率75%)后,采用100 ℃預(yù)烘2 min,170 ℃焙烘2 min 的工藝,將光觸媒負(fù)載于織物表面.[13]27楊建忠等人將織物試樣浸泡在一定浴比的納米TiO2整理液中,5 min 后取出,一浸一軋(軋液率70%),100 ℃預(yù)烘,再升溫至160 ℃焙烘2 min,冷卻至室溫,測試了該織物的空氣凈化性能.[17]62此法優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單,易于加工,缺點(diǎn)是光催化劑在偶聯(lián)劑或者粘合劑作用下易在織物表面發(fā)生嚴(yán)重團(tuán)聚,降低其光催化活性.

3.2 原位復(fù)合法

在原位復(fù)合法中,采用溶膠-凝膠技術(shù)制備穩(wěn)定的納米TiO2溶膠,再對織物進(jìn)行涂層或浸軋?zhí)幚?然后在一定條件下實(shí)現(xiàn)光催化劑在織物上由無定形態(tài)轉(zhuǎn)化為定形態(tài),光催化劑晶型轉(zhuǎn)換需要在200~300 ℃下才能實(shí)現(xiàn),由于大部分纖維織物不耐高溫,限制了此法的應(yīng)用.實(shí)現(xiàn)光催化劑在低溫下完成晶型轉(zhuǎn)化是當(dāng)前研究的熱點(diǎn).何瑾馨等人在國內(nèi)率先開展了這方面的研究,已經(jīng)取得了一定的成效,實(shí)現(xiàn)了TiO2在織物上100 ℃以下從無定形態(tài)向高活性的銳鈦礦型的轉(zhuǎn)換.

3.3 原絲改良法

原絲改良法是指在紡絲過程中,將光催化劑添加到聚合物紡絲原液中,均勻混合后進(jìn)行紡絲,該法適用于化學(xué)纖維制備空氣凈化功能纖維.原絲改良法又分為濕法和熔融紡絲法.[21-22]

濕法適用于聚丙烯腈、粘膠纖維,但此法存在光催化劑在紡絲液中易沉降、聚集和難分散等缺點(diǎn),且粒徑均一性要求很高.[23]熔融紡絲法適用于PET、PPT 和PA 等纖維材料.由于光催化反應(yīng)發(fā)生在纖維表面,而摻入的粉末大多埋在纖維內(nèi),不能充分發(fā)揮光催化劑的光催化活性.為了讓纖維中的光催化劑粒子盡可能露出纖維表面,發(fā)揮空氣凈化功能,需對纖維進(jìn)行堿減量加工,但減量率一般不宜過高.[24]