稳定结构纳米金属分散液的制备机理及其对纤维素纤维的功能化整理

In this project，hyperbranched polymer are used for the synthesis of nano metal dispersion ,the mechanism of the nano metal dispersion fabricated by hyperbranched polymer are studied. Based on the previous study, the hyperbranched polymer with long polymer chain molecular structures is further synthesized in this study. The hydrophilic chain segment and hydrophobic chain segment in the polymer can form a network micelles in aqueous solutions and this micelles can control the fabrication of nano metal. In order to synthesis the nano metal dispersion with solid structur, the structure of hyperbranched polymer affects the size, dispersion and stability of the metal particles are studied. This project also studied the treatment of cellulose fiber by nano metal dispersion, the adsorption mechanism of nano metal on the fiber are discussed. The performance of the treated cellulose fiber such as magnetic, antimicrobial properties, UV protection are tested. The research have guiding significance for the synthesis of nano metal materials, meanwhile the study can provide ideas for the functional treatment of cellulose fiber.

本课题利用超支化聚合物制备纳米金属分散液，研究超支化聚合物对纳米金属溶液的制备和分散机理。在前期研究的基础上合成具有长链结构的超支化聚合物，该化合物的亲水链段和疏水链段在水溶液中会形成网状胶束，这些网状胶束可以在水溶液中控制纳米金属材料的生成。研究超支化聚合物结构对制备的纳米金属颗粒的大小、分散性和稳定性的影响，期望制备出具有稳定结构的纳米金属分散液。进一步利用纳米金属分散液整理纤维素纤维和织物，研究纳米金属颗粒在纤维上的吸附剂机理，总结整理工艺对纤维素纤维后整理的影响。测试整理后纤维和织物磁性，抗菌性，紫外线防护等功能性的变化。本研究对超支化聚合物合成纳米材料与具有指导意义，同时为纤维素纤维的功能化改性提供了新的思路。

纳米金属分散液存在着稳定性差和难以结合在纤维上的缺点。为了解决这一问题，本研究在原有的基础上合成了一种改性超支化聚合物HSDA。研究了HSDA对纳米银，二氧化钛，氧化锌的分散机理，进一步研究把以HSDA作为吸附剂，把纳米金属分散液固定在纤维素纤维上。.1).本课题以HSDA和硝酸银为原料，制备了具有稳定结构的纳米银分散液。在这个过程中HSDA作为一种分散剂和还原剂。采用TEM、UV-Vis，XRD对制备的纳米银进行表征，结果显示制备的纳米银具有较好的稳定性和分散性。.2).以木浆纤维素纤维为原料，制备的纳米银应用在湿法成网材料上。（1）纳米银湿法层材料的最佳制备工艺为：材料中涤纶/木浆/ES纤维的配比为60/30/10，AgNO3浓度为340ppm。纳米银湿法层材料对于1.5μm以上的粒子，材料的过滤效率可达到55%以上，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.99%和99.95%。.3).把木浆和黏胶纤维浸渍在纳米银溶液中，然后通过湿法成网水刺工艺制备纳米银抗菌非织造布。采用ICP-AES、FESEM、EDS表征了纳米银在非织造上的的含量及分布，对纳米银非织造布的抗菌性能进行了测试。结果表明，纳米银均匀分分散在纤维表明并且载银非织造布具有较好的抗菌性能。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率超过99%。.4).钛酸正丁酯和超支化聚合物为原料，采用溶胶-凝胶法制备了超支化聚合物包覆的二氧化钛凝胶。采用TEM、UV-vis对纳米HBP-TiO2形态结构进行表征，探讨纳米HBP-TiO2整理后棉织物的抗紫外和对亚甲基蓝溶液光催化降解性能。结果表明，纳米HBP-TiO2成型较好，粒径在8-20nm之间，纳米HBP-TiO2能较好的负载在棉织物上。整理后的棉织物对亚甲基蓝溶液的降解率达到92.03 %，光催化降解效果好；纳米HBP-TiO2负载棉织物的UPF值达到50+，整理后棉织物具有很好的紫外线防护性能。.5).以棉纤维为基体，利用多氨基超支化聚合物（HBP-NH2）末端所具有的大量氨基官能团，采用戊二醛作为交联剂，将HBP-NH2接枝到棉纤维上制备了一种吸附能力较强的多氨基改性棉纤维（CF-NH2），改性后的棉织物对纳米氧化锌的吸附性能明显增加，可以到15mg/g, 多氨基改性棉纤维（CF-NH2）对金属离子也有很好的络合作用。.