超聲波處理時間對鍍銀棉織物性能影響

(江西服裝學院紡織教研室，南昌　330201)

棉織物不僅具有優異的吸濕導汗、柔軟舒適性，還具有齊全的色譜，歷來是高檔服飾面料與家居飾品的首選材料。隨著人們生活水平的提高，人們對棉織物的服用性能也提出了更高的要求，其中就有棉織物的防輻射性能，這是由于科技的進步，電子產品的使用也愈加頻繁，長期的電磁輻射不僅導致正常人頭暈、腦脹、失眠、身體機能紊亂，對孕婦而言，電磁輻射甚至能夠導致胎兒畸形或流產[1-4]。目前，對棉織物的防電磁輻射整理多集中在多離子電磁整理、不銹鋼纖維混紡電磁防護織造與金屬離子涂層整理3種方式，3種方式各有利弊，目前通過金屬離子涂層整理制備防輻射織物的材料主要為滌綸織物，對棉織物進行金屬涂層的研究鮮有報道[5-7]。本文通過利用超聲波輔助對棉織物進行鍍銀處理，為開發抗輻射性能良好的棉織物提供一定的參考。

1　試　驗

1.1　材料與儀器

材料：棉織物(100%棉，平紋，經緯密度420×360根/10 cm，平方米質量200 g/m2，經緯紗線的細度均為18.45 tex的合股紗)。硝酸銀(太倉市興隆化工貿易有限公司)，氨水(杭州蕭山天一化工有限公司)，蔗糖(鄭州瑞恒化工產品有限公司)，氯化亞錫(溫州海盛化工材料有限公司)，氯化鈀(日照力德士化工有限公司)，氫氧化鉀(青州市奧星化工有限公司)，鹽酸(廣萍化工有限責任公司)，次磷酸鈉(浙江增新化學有限公司)，無水乙醇(東光鑫源化工有限公司)，以上所列化學試劑均為分析純。

儀器：FA1604精密電子分析天平(上海楚定分析儀器有限責任公司)，101B型電熱鼓風干燥箱(吳江市新盛電熱設備科技有限公司)，ICH256恒溫恒濕試驗箱(美墨爾特(上海)貿易有限公司)，NETANALYZER FY800網絡分析儀(溫州方圓儀器有限公司)，KQ-600VDY醫用三頻數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，INSTRON5590萬能材料試驗機(美國INSTRON公司)，YG461E數字式織物透氣量儀(寧波紡織儀器廠)，YG811D型全電腦織物懸垂儀(寧波市江東璟瑞儀器儀表有限公司)。

1.2　鍍銀棉織物的制備

去漿棉織物于105 ℃的干燥箱中干燥至恒重后，剪成60 cm×60 cm的正方形，稱重，記作M0。取干燥后棉織物4塊放入65 ℃的超聲波清洗器中(頻率40 kHz)分別超聲處理2、4、6、8 h后取出，再于105 ℃的溫度下干燥至恒重，稱重，記作M1。

取超聲波處理前后的棉織物依次按照如下工藝進行處理：浸沒在0.15 g/L的氯化鈀與16 g/L的氯化錫混合溶液中敏化處理2 h后，去離子水沖洗；按照浴比1∶5投入到100 mL/L的鹽酸溶液中進行解膠處理60 s，去離子水沖洗；按照浴比1∶5投入到12 g/L的次磷酸鈉溶液與100 mL/L的無水乙醇中還原5 min，水洗后，105 ℃下干燥至恒重。配制鍍銀溶液[8]：硝酸銀5.1 g/L、氨水2.6 mL/L、蔗糖8 g/L、氫氧化鉀3.5 g/L。按照浴比1∶10，將棉織物投入到25 ℃鍍銀溶液中，在超聲波頻率為15 kHz、功率為200 W的條件下進行鍍銀處理后，水洗，105 ℃下干燥至恒重，稱重，記作M2。

1.3　測　試

1.3.1棉織物的質量變化

用式(1)、式(2)計算超聲波處理后棉織物的損失率與棉織物鍍銀后的質量增重率，重復試驗5次，取5次質量變化的平均值。

(1)

(2)

式中：M0為超聲波預處理前棉織物的質量，g；M1為超聲波預處理后棉織物的質量，g；M2為棉織物鍍銀后的質量，g；W1為超聲波預處理后棉織物的質量損失率，%；W2為棉織物鍍銀后的質量增重率，%。

1.3.2鍍銀棉織物電磁屏蔽性能

使用網絡分析儀在頻率30～3 000 MHz范圍對鍍銀棉織物試樣的電磁屏蔽性能進行測定，利用式(3)計算屏蔽效能的平均值SE，重復5次。

(3)

式中:H0為未鍍銀棉織物磁場強度，T；H1為鍍銀棉織物磁場強度，T；E0為未鍍銀棉織物電場強度，N/C；E1為鍍銀棉織物電場強度，N/C；P0為未鍍銀棉織物功率，W；P1為鍍銀棉織物功率，W。

1.3.3鍍銀棉織物的服用性能

將干燥至恒重的鍍銀棉織物在溫度為20 ℃、相對濕度為65%的環境中預調濕24 h后，依據GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》使用織物透氣量儀對鍍銀棉織物的透氣性能進行測試。依據FZ/T 01045—1996《織物懸重性試驗方法》使用織物懸垂儀對鍍銀棉織物的懸垂性能進行測試。透氣性能與懸垂性能均測試10次，取平均值。另將布樣裁剪成經紗方向長度250 mm，緯紗方向長度50 mm的布樣，使用萬能材料試驗機對鍍銀棉織物的斷裂強力進行測試，其中拉伸預加張力200 cN，拉伸速度100 mm/min，CRE拉伸，該試驗重復測試20次，取平均值，同理裁剪緯紗方向長度250 mm，經紗方向長度50 mm的布樣進行力學性能測試，其他測試參數不變。

2　結果與討論

2.1　質量變化

棉織物經超聲波預處理的質量損失率與經鍍銀過后的質量增重率測試結果如1表所示。從表1的測試數據可以看出，棉織物的質量損失率隨著超聲波預處理時間的增加而升高，這是由于超聲波的空化作用使得棉纖維表面出現了不同程度的孔穴，造成棉織物的質量損失。而棉織物鍍銀處理后的質量增重率卻隨著超聲波預處理時間的增加而增加，這是由于超聲波空化作用產生的孔穴更有利于銀離子的吸附，提高棉織物鍍銀的效果。

表1　棉織物經超聲波預處理的質量損失率與經鍍銀后的質量增重率測試結果

2.2　電磁屏蔽性能

鍍銀棉織物的電磁屏蔽性能測試結果如圖1所示。從圖1可以看出，鍍銀棉織物的電磁屏蔽性能隨著超聲波預處理時間的增加而增加，也即是與鍍銀質量變化呈正相關。同時，從圖1中還可以看出，超聲波預處理8 h與6 h的電磁屏蔽性能非常接近，在30～3 000 MHz的電磁波屏蔽效果均值均在40 dB以上，達到了很好的電磁屏蔽效果，而超聲波預處理4 h與2 h均與其有一定的差距。同時，鍍銀棉織物對不同頻率的屏蔽性能也不完全相同，1 500 MHz左右的電磁波屏蔽效果最佳，而2 400 MHz左右電磁波屏蔽效果最差。

圖1　超聲波預處理不同時間的鍍銀棉織物電磁屏蔽效果隨頻率變化曲線

2.3　服用性能

鍍銀棉織物的服用性能測試結果如表2所示。從表2可以看出，棉織物的透氣率隨著超聲波預處理時間的增加而增加，超聲波預處理提高了棉織物的透氣率，而鍍銀棉織物的透氣率隨著超聲波預處理時間的增加而下降，且該過程與銀離子的增重率呈正相關。單獨超聲波預處理，改善了織物的懸垂性，但鍍銀棉織物的懸垂系數隨著超聲波預處理時間的增加而不斷增大，說明隨著吸附銀離子的增加，棉織物的懸垂性變差。至于鍍銀棉織物的力學性能，無論是經向還是緯向的斷裂強力均隨著超聲波預處理時間的增加而減小，且這種變化趨勢并未因為鍍銀而改變。但在相同的超聲波預處理時間條件下，鍍銀后棉織物的經向與緯向斷裂強力高于相對應的僅經超聲波預處理的棉織物，說明鍍銀處理對棉織物的力學性能有一定程度的改善，但低于超聲波預處理對棉織物力學性能的損害。由此可知，鍍銀棉織物的服用性能隨著處理時間的增加而降低，在相應的處理時間點，鍍銀處理對織物的力學性能有所改善。

表2　鍍銀棉織物的服用性能測試結果

3　結　論

通過超聲波輔助制備鍍銀棉織物并對其性能進行分析，表明隨著超聲波預處理時間的增加，棉織物對銀離子的吸附性能與電磁屏蔽性能均有一定程度的改善，在超聲波預處理6～8 h的時間段內，鍍銀棉織物獲得很好的電磁屏蔽性能，而鍍銀棉織物的服用性能隨著處理時間的增加而降低，在相應的處理時間點，鍍銀處理對織物的力學性能有所改善。