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研究、开发新型功能性纺织材料,改进纺织材料性能,改善染整产业的环境、提高材料人体友好性与亲和性是世界材料、化学、纺织和染整领域所共同关心的重大课题。感官颜色是纺织材料的重要性能指标。世界现代染整工业均以苯胺系列合成染料为主体。传统合成染料除单纯染色和上色外,改良材料性能的作用有限。苯胺系列合成染料多属芳香烃类化合物,对人体和环境均有一定安全隐患。随着科学技术进步,开发功能性纺织材料,研发新型染料是世界纺织材料技术进步的重要方向。本研究主要旨在探讨简便、色度可控制的物理上色方法,利用金属纳米的表面等离激元作用制备颜色丰富的结构色纤维,并探讨用于天然纤维上染的可行性和相关技术条件。所进行的工作的主要进展是:1进行了一步还原纳米金颗粒的制备与表征的实验研究,完成了纳米金结构色静电纺丝纤维膜所需的原材料制备,获得不同浓度等直径球型纳米金颗粒胶体溶液,并对其理化性质进行了初步表征。并:(1)通过硼氢化钠还原PVP保护的纳米金颗粒胶体溶液,通过高倍透射电镜、紫外—可见吸收光谱证明所制备溶液中纳米金颗粒存在,并得到球型纳米颗粒的表面形貌、尺寸分布(在10nm±2nm左右,有极少数<5nm的小颗粒)以及分散情况;(2)采用ICP-MS测得溶液中被还原纳米金含量与氯金酸根浓度有直接关系,对后期静电纺丝色度与纳米金浓度关系提供了可查数据依据;(3)通过测试纳米金颗粒胶体溶液的吸收光谱,证明其由于表面等离激元效应有对应且可控制颜色,随着溶液中纳米金浓度增加,宏观上溶液颜色逐渐加深,颜色越浅对应的吸收峰越宽、平,颜色越深对应峰形越高、窄,与综述中理论一致,为将其利用在结构色纤维上打下基础。2进行了纳米金等离激元结构色静电纺丝纤维膜制备研究,并取得一下进展:(1)用静电纺丝法制备包埋球型金纳米粒子的纳米纤维,利用纳米金的表面等离激元效应制备结构色纤维;利用扫描电子显微镜(SEM)对静电纺丝纤维膜表面形貌进行表征;使用光纤光谱仪和色差仪联用,对纤维膜的颜色进行量化表征;(2)通过实验可证明,在PVP保护下的已分散较均匀的纳米金粒子,后期加入PVP对溶液光学性质无大影响,亦不会导致纳米金粒子的团聚;(3)材料表面,在同黏度,即同PVP百分比条件下,纳米金浓度对成纤性有较大影响,随着浓度增加;纤维径向平均值逐渐增加,黏连点逐渐增加,在外观上由均匀平滑外表面向粗细不匀发展,但由于纳米金在前期被PVP长链大分子包裹,且粒子球径相对纤维直径小,在纤维外表面没有观察到凸起的纳米金粒子球,解决了常规的,将纳米金粒子直接“种”在纤维表面产生的摩擦剥离问题,结构色纤维膜颜色相对均匀、持久;(4)通过光纤光谱仪和色差仪联用,可以得到纳米纤维膜在400~760nm可见光范围内的光谱图,由色差仪可以检测到明显的颜色响应,证明纺织薄膜颜色强烈,在一定程度上可简单通过产生等离激元金属的浓度精确控制颜色,进一步证明了激光等离子激发产生的结构色应用于传统纺织行业的可行性和其突出优势。3纳米金粒子优化与天然纤维上染的应用研究中,用凹凸棒土代替常规一步法纳米金颗粒还原制备保护剂,将凹凸棒土-纳米金复合物用于天然材料染色,简化上染条件,提高纳米金吸附率,对复合物及上染后纤维进行测试表征后探明:(1)凹凸棒土可同时作为纳米金还原过程中的保护剂和吸附媒染剂,使氯金酸能被吸入尺寸一定的中空孔道中,而被硼氢化钠还原成尺寸均匀度高的金粒子,与棒土结合成为牢固的复合物,凹凸棒土作为一种新的纳米金(纳米金属)载体值得深入探讨;(2)凹凸棒土-纳米金复合物同样可利用凹凸棒土的优良吸附性,用于天然纤维的上染,提高纳米金粒子的上染率,一定程度上增加了纤维强度,同时减低实际工业上染的工况条件(温度要求、固色条件、洗涤时间),一定程度表明凹凸棒土-纳米金复合物系基于物理性质的环保性新染料;(3)凹凸棒土-纳米金复合物产生结构色的机理与纳米金胶体溶液一致,但尚未能开展将其用于静电纺丝,以及复合其他,有表面等离激元效应金属纳米颗粒的相关研究,具体凹凸棒土复合物增强结构色纤维相关微观力学性质等尚待进一步探讨。