纳米溶胶涂层对织物的改善

通过溶胶—凝胶技术可在织物面上形成一层透明而有良好附着力的金属或硅氧化物薄膜，再可对涂层进行化学或物理的大幅度改性以满足各种不同的性能要求。本来用无机氧化物整理织物有多种途径，主要是气相沉淀法，但需高技术真空设备。现在介绍一种较简单方法，即可在室温和常压下进行的溶胶—凝胶技术，通过浸涂喷涂或连续涂层等一些常用技术即可进行。 纳米溶胶凝胶液是由相应的硅或金属氧化物在水中或水与其它有机溶剂（如乙醇）中通过酸性或碱性水解制成，用以处理织物，在其表面形成一层覆盖膜。纳米溶液中固体物的重量百分比为3-20％，纳米微晶直径<10nm。其巨大的表面积将促进这些粒子在涂层过程中相互缩合，导致原纳米微粒形成三维网状结构。先是在织物表面形成一层含溶剂的液溶胶，然后通过干燥和韧化，使溶剂挥发掉而制成不含溶剂的干凝胶膜，属多孔氧化物结构。其重要意义在于：这种纳米溶胶很易进行化学或物理改性，从而可以大幅度改变织物性能而得到功能性的织物。 化学改性方法是在溶胶制备过程中通过加入添加剂，以共价键形式键合在金属氧化物粒子上，再按不同类型金属烷氧基化合物之间的共水解反应来完成。同样方法也可获得各种不同金属氧化物之间按不同比例的混合物涂层。另一种化学改性则是通过含一年R侧基的3—烷氧基硅氧烷的共水解和共凝聚来完成，含不同的R侧基就可大幅度调节纳米溶胶膜的性能。 至于物理改性则可不用形成任何化学共价键，而是将添加剂均匀地混入并固定在金属氧化物基体中，添加剂通常为大分子如聚合物、染料、生物活性物质或生物分子，不同性质的添加剂会使制得的纳米溶胶膜具有许多新的性能。 由于溶胶—凝胶涂层具有很广阔的变化范围，故能很简单地赋予织物各种功能，提高其使用价值。这种涂层对纤维和织物的附着力强，涂覆均匀，是起决定性作用的关键。纳米熔胶膜还能增加织物的抗静电性，如将由正负离子改性的二氧化硅纳米溶液涂覆于PVC上，可使其表面电阻从1013欧降至107欧。用含氟3-烷氧基硅氧化物纳米溶胶涂覆于纤维上可增加其疏水疏油性；但在增加涂层疏水性时却会改变其润湿性能而降低其对纤维的附着力，造成其耐水洗牢度不够的缺点，故还须设法在这方面进行优化。 用溶胶—凝胶技术可使织物具有更好的机械性能，改善织物并生产出来疏水、疏油、光学改性及生物改性织物等，是一项新技术，在很多方面还须深入研究和开发探索。例如，利用永久固定在纳米溶胶层中的生物活性物质可制成具有生物相容性和有益于皮肤健康的织物。通过混入酶常可使溶胶—凝胶涂层中获得高效的生物催化反应，类似在溶液中的高度活性一样，用这种涂层处理的绷带有利于对伤口的酶清洗作用。此外在涂层中混入含银化合物或有机杀菌剂并控制其释放可制成抗菌涂层。同样还可使其中液体活性物质、油脂，或芳香物在相当长时间内缓慢释放，实现生物功能化织物的治疗用途，这种应用研究初步已在多种纺织物领域内开始进行。