導電、抗紫外線、光催化多功能PANI/TiO2整理棉織物
Jian YuZ，engyuan Pang，Chenghui Zheng，Tianchi Zhou，Jin Zhang，Huimin Zhou
鹽城理工學院紡織品和服裝學院，江南大學教育部生態紡織品重點實驗室
研究亮點
為了提高棉織物的導電性、抗紫外線和光催化活性，硫化物和二甲苯硫酸鈉被用作摻雜酸，一步一步合成PANI/TiO2/棉複合織物。準備好的 PANI/TiO2/棉織物表現出良好的導電性、紫外線防護和可見光吸收和光催化活性。雖然TiO2奈米粒子阻塞PANI導電路徑，但隨著TiO2濃度的增加，導電率略有下降，PANI/TiO2/棉織物的導電性可達到 14.2 S/cm。PANI/TiO2/棉複合面料具有良好的吸附和光催化效能，RHB吸附和降解總效率高達87.67%。所準備的複合面料是一種高效實用的產品，在家居用品、工業廢水處理等方面具有潛在的應用前景。
1.實驗
材料：純白色純棉平織織物（14.5x14.5tex、523 紗/10cm 彎曲方向和 283紗/lOcm 編織方向、氧氣（99.9995%）、苯胺(An)、過硫酸銨(APS)、SDBS、醋酸、丙酮、羅丹明 B(RHB)和 SSA 均為分析級、奈米二氧化鈦。
血漿預處理：棉織物(15cm×15cm)用90度水洗滌10min，60度水乾燥4小時。清洗後將織物置入HD-IB等離子處理儀器.當壓力低於20Pa時，將TIO2引入室內，在20Pa 下繼續吸真空，然後進行等離子體處理(LTP)。
Pani/TiO2的製備：用一定量的SDBS與60度的SSA溶液進行磁性攪拌，製備SSA/SDBS混合溶液。棉質織物的特性分析傅立葉變換紅外光譜(FTIR)透過紅外光譜分析儀(NicoletIS10)獲得對系統進行了X射線光電子能譜(XPS)分析。
電導率試驗：採用SZT2A四點探針和ZC-90G高絕緣電阻測量儀，在標準氣氛下測量棉織物的電阻。每個樣本測量5次，取平均值。
抗紫外線效能試驗：根據 GB/T 18830-2009紡織品抗紫外線評價方法，採用 YG(B)912E織品防紫外線儀器，評價織物的抗紫外線效能。4個樣品在波長為 290-400nm的紫外照射下，直徑為9cm。可自動計算棉織物UV-A和UV-B的平均 UPF值和透射率。
拉伸耐久性試驗：根據AATCC132-2013 試驗方法評價了織物的雷電耐久性。在10個洗滌週期後測定 UPF 值。實驗程式在通風櫃中進行。
2.結果與討論
2.1 FTIR 分析
圖1中,顯示了棉花、LTP-棉花和 Pani/TiOz/棉花的FTIR光譜。從棉花的 FTIR 光譜中可以清楚地看出，強吸收峰為 3340cm 1與棉纖維纖維素中-OH的拉伸振動相對應；弱峰值在2902cm和1371釐米分別為纖維素中的C-H拉伸振動和彎曲振動。可以推測已經形成了 Pani/TiO2棉織物。
3.3 XRD 分析
棉花、LTP 棉、Pani/棉和 Pani/TiO/棉織物的 XRD 圖案如圖5所示所有樣品的4個典型的纖維素衍射峰分別出現在14.9度、16.5度、22.9度和33.8度左右，這與之前對棉織的XRD分析研究一致。結果表明，改性並沒有改變棉織物的主要晶體結構。可以看出，LTP-棉的衍射模式與棉花幾乎相同，說明等離子體處理對棉織物的結晶度沒有明顯的影響。
3.4熱重分析
Pani/TiO2/棉布。在 Pani/TiO2/棉花，可以觀察到兩個主要的減重階段，一個主要是由於殘留的水，伴隨著一些100-230度或其他雜質；另一個應該歸因於複合鏈從230到600度的分解。最大熱分解溫度為 234.2度，明顯低於純 Pani。TiO2和PANI之間的相互作用它可能會削弱帕尼鏈中的力，從而加速帕尼的熱分解。
3.5形態學觀察
圖8中顯示了棉織物改性前後的表面形態。棉花的形態產生了裂紋和一些微小的顆粒，提高了親水性。由於-HSO，它很容易與An形成氫鍵或靜電吸引。當 SSA 摩爾相對較大時，很容易形成球形結構。
3.6電導率
採用四種探針法測定了Pani改性棉織物的電導率，平均每點取10次。棉織物中摻雜SSA20g/L、SDBS8g/L、An0.5mol/L 和 APS0.009mol/L，TiO2的濃度 分別為 Og/L、0.8g/L、1.2g/L、2g/L、3g/L和4g/L，按照相同的工藝製備 Pani 改性複合織物。
3.7 抗紫外線方面的效能
採用 UV-A、UV-B 和紫外線保護因子(UPF)進行測量。為了減少厚度等因素對抗紫外線效能的影響，採用20g/LSSA和8g/LSDBS進行改性。經Pani改性後，UV-A和UV-B透光率分別降低到0.51和0.26，UPF透過率提高到358.81。結果表明，泛棉織物具有較強的紫外線保護效能。用於Pani/ TiO2/棉織物，隨著TiO2的增加，UVA和UVB透射率迅速降低，UPF值顯著升高。當TiO2含量為1.2g/L，UVA和UVB值分別為0.0和0.02，UPF 值增加到5318.80。 洗滌10次後，抗紫外線效能仍高於50次。根據 GB/18830-2009，當樣品的UPF大於40，T(UVA)AV<為5%時,可以稱為Pani/棉花和Pani/TiO2標的抗紫外線產品。
3.結論
透過在TiO2與SSA和SDBS共摻雜的情況下一步原位聚合An，成功製備了具有導電性、防紫外線和光催化效能的PANI/Tio2/棉織物。製備的PANI/TiO2/棉織物具有良好的導電性、紫外線防護性和模擬日光吸收及光催化活性。雖然TiO2奈米粒子阻斷了PANI的導電路徑，但隨著TiO2濃度的增加,導電性略有下降,PANI/TiO2/棉織物的導電性可達到14.2S/cm。即使在10次洗滌迴圈後，紫外線防護也得到了增強。PANI/TiO2/棉複合織物具有良好的吸附和光催化效能，對RHB的吸附和降解總效率達87.67%。所製備的複合織物是一種高效實用的產品，在家居用品、工業廢水處理等方面具有潛在的應用前景。
