增加蓄熱性和耐洗紡織面料研究新成果參考技術

　　分析研究關于經鎢青銅納米棒 (TBNRs) 處理的滌綸織物的儲熱和耐洗性能，以確定光熱效應的最佳濃度。平均長度為 34.0 ± 2.5 nm，直徑為 2.3 ± 0.4 nm 的 TBNRs 通過在油胺 (OA) 中熱分解偏鎢酸銨 (AMT) 生成能夠通過有效吸收光來產生熱量的 TBNRs近紅外區。用太陽模擬器評估了TBNR濃度和硅烷偶聯劑對PET織物的光熱效應和耐洗性的影響。結果，隨著 TBNRs 濃度的增加，光熱效應增強，并且在 5 wt% 時顯示出最大光熱效應。此外，通過添加 0.5 wt% 的硅烷偶聯劑進一步提高耐洗性。總的來說，后加工處理有效地增加了光熱效應，而聚酯的物理性能和顏色沒有顯著變化。

　　介紹:由于最近 Covid-19 的傳播，消費者開始花更多的時間在自然環境中，同時彼此保持安全距離。隨著戶外活動的增加，對戶外運動服的需求也隨之增加(Han，2021)。此外，氣候和環境的快速變化從根本上改變了人們的著裝方式 (Bae, 2011 )，這導致人們對紡織品的隔熱性產生了更多興趣。因此，已經開發出具有重量輕、隔熱和儲熱等特性的纖維和織物(Koo 等人，2007 年)。最近使用的隔熱方法是通過添加各種陶瓷來完成的(Choe et al., 2006)，但這些面料在極端環境下的保溫能力是有限度的。因此，本研究旨在通過在室外環境中用具有光熱特性(光熱效應)的納米粒子處理織物來提高滌綸織物的隔熱性能。

　　光熱材料，包括導電、半導體和磁性材料，如鎢青銅和氧化石墨烯，在用長波長近紅外(NIR，780-3000 nm)波照射時吸收能量并將其轉化為熱量。這些材料的能量水平低于紫外線或可見光;因此，它們可以吸收對人體無害的長波長近紅外波 (Jeon et al., 2019 )。三氧化鎢 (WO 3 ) 不適用于 NIR 吸收;然而，由于堿金屬離子(M = Li + 、Na + 、K + 、Cs + )結合到WO 3的晶體結構中，晶體中的一部分W 6+被還原為W 5+形成導帶。子帶在等離子體區域中創建，形成局域表面等離子體共振 (LSPR) 和子帶躍遷。這些使還原的 WO 3和 MxWO 3材料能夠強烈吸收 NIR 并釋放熱量。(公園，2020 年)。因此，摻雜堿金屬的三氧化鎢等鎢青銅納米粒子在近紅外區具有選擇性的光吸收。這導致了新化合物和各種形態的合成，包括納米棒、納米線和納米片(Lee 等人，2014 年)。全等人。( 2019) 通過合成鎢青銅納米棒和涂有烷基鏈的納米粒子研究了乙烯-丙烯-二烯單體 (EPDM) 納米化合物，并證實機械和光熱性能得到增強。因此，使用納米粒子的研究主要是通過混合聚合物材料進行的，但該過程涉及紗線或織物階段，而不是紡織品制造階段。因此，對于需要多步工藝的時尚敏感材料，有必要研究一種后整理方法。因此，開發了一種將無機納米粒子附著到纖維表面的后處理工藝。

　　硅烷偶聯劑含有無機反應位點，可與大多數無機基材(包括玻璃、金屬和二氧化硅)結合，尤其是當基材的結構中含有硅、鋁和大多數重金屬等元素時。如果偶聯劑在界面處縮合，則在無機材料表面生成交聯硅氧烷的多分子結構。當硅烷偶聯劑連接到無機材料的表面時，表面表現出連接到硅烷偶聯劑的有機基團的表面化學或表面反應特性。處理過的表面顯示出上述有機基團的表面能，這可以是反應性表面，由硅烷偶聯劑中有機官能團的反應性決定(Kutz，2011 年)。因此，偶聯劑起到中介的作用，將天然難以締合的有機和無機材料連接起來(Song et al., 2011 )。

　　) 進行了一項研究，在復合材料的形成過程中用硅烷偶聯劑處理纖維表面，結果表明復合材料的界面剪切強度、力學性能得到改善。布塞赫爾 ( 2019) 研究了使用甲基丙烯酸 3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯 (TMSPMA) 作為硅烷偶聯劑的聚苯乙烯復合材料的熱性能和機械性能，并證實用偶聯劑處理的復合材料具有更高的熱穩定性。因此，硅烷偶聯劑可以實現難鍵合材料的鍵合。在這項研究中，TMSPMA 用于處理滌綸織物表面的鎢青銅納米棒 (TBNRs)，并對所得材料的物理性能進行了評估。

　　隨著環境變化對材料的需求，各種具有隔熱和加熱功能的材料根據其應用以各種形式被開發出來(Lee & Song, 1994). 關于光熱材料的研究很多;然而，缺乏實證研究來分析將光熱材料附著到纖維表面后纖維物理性質的變化。要將該技術應用于織物階段的各種材料和工藝，需要研究將功能材料附著在織物外部的后整理方法。在這項研究中，鎢青銅納米棒(一種光熱材料)以不同濃度附著在聚酯表面。此外，在聚酯表面處理過程中使用 TMSPMA 以提高 TBNR 的耐洗性。

　　方法yu 材料

　　偏鎢酸銨水合物 (AMT)、油胺和甲基丙烯酸 3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯 (TMSPMA) 購自 Sigma–Aldrich。氫氧化鈉 (NaOH) 購自 Samchun Chemical。甲苯和丙酮購自大中化學。白色 100% 滌綸面料(超細纖維)購自 Dou fabric。

　　鎢青銅納米棒 (TBNRs) 的制備

　　將 AMT (2.956 g)、油胺 (160 mL) 和 NaOH (0.1584 g) 添加到三頸圓底燒瓶中。將回流冷凝器、溫度計和長針連接到燒瓶后，通過注入氮氣攪拌 1 小時，使燒瓶內形成氮氣氣氛。1 小時后，將燒瓶加熱至 140 °C，然后每 10 分鐘逐漸升溫至 250 °C。將燒瓶在攪拌下于 250 °C 加熱 8 小時，保持溫度低于 250 °C。8小時后，將反應混合物冷卻至室溫。通過離心(8000 rpm，3 次，每次 15 分鐘)收集沉淀物。用丙酮處理以除去過量的油胺，然后在室溫下干燥。當堿金屬離子(M = Li + , Na +, K + , Cs + ) 用于還原三氧化鎢，還原的 WO 3和 M x WO 3材料強烈吸收 NIR 并釋放熱量 (Park, 2020 )。所以TBNRs是通過AMT在OA中的熱分解合成的。

　　使用 TBNR 和硅烷進行功能性整理

　　所有超細纖維 PET 樣品的尺寸均為 2 × 2 cm，重量為 0.0271 g，厚度為 0.12 mm，浴比設置為 30:1。1、3、5 和 10 wt% 的織物涂層。將 0.00813、0.02439、0.04065 和 0.0813 g TBNRs 粉末分別溶解在甲苯中并攪拌制備 TBNRs。將所需尺寸 (2 × 2 cm) 的 PET 片浸入溶液中約 1 小時。為了在織物上涂覆 TBNR 和硅烷，將 0.04065 g TBNR 粉末和 0.00406 g 硅烷溶解在 0.7684 g 甲苯中，然后將所需尺寸 (2 × 2 cm) 的 PET 片在溶液中以 400 rpm 攪拌1小時。TBNRs 和硅烷偶聯劑的濃度分別設定為 5 和 0.5 wt%，在初步實驗中發現這兩個濃度可產生最佳的光熱效應。涂層織物在室溫下干燥一天，用 40°C 的蒸餾水洗滌 5 分鐘，并在 21°C 下調理。含TBNRs的PET吸取率為3.32%，含TBNRs和硅烷的PET吸取率為4.06%。

　　表征:使用 Gatan Microscopy Suite(Gatan Inc.，Pleasanton，CA，USA)對通過 FE-TEM(FEI Tecnai G2 F30 S-Twin)測量的圖像分析 TBNR 的大小。使用 UV-Vis 光譜儀(V-670，JASCO，東京，日本)在 300-2100 nm 范圍內獲得紫外-可見 (UV-Vis) 吸收光譜。為了確定 TBNR 對聚酯光熱效應的影響，測量了用白光太陽模擬器(100 W，PEC-L01，Peccell Technologies Inc.，Yokohama，Japan)照射后的表面溫度變化。L*、a*、b*和ΔE的值在色度計(AMT507)中對每個樣品測量三次，樣品的元素分析通過使用能量色散X的場發射掃描電子顯微鏡進行。 -射線光譜法(FE-SEM–EDX，JSM6701，JEOL， 1 ). 為了比較整理前后樣品的拉伸性能，根據拆紗條法 (KS K 0520)，使用拉伸強度測試儀在織物的經向測量拉伸強度。通過制備尺寸為2.5×15cm 2的矩形聚酯樣品來進行測試。

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