超声波处理时间对镀银棉织物性能影响

　

(江西服装学院纺织教研室，南昌　330201)

棉织物不仅具有优异的吸湿导汗、柔软舒适性，还具有齐全的色谱，历来是高档服饰面料与家居饰品的首选材料。随着人们生活水平的提高，人们对棉织物的服用性能也提出了更高的要求，其中就有棉织物的防辐射性能，这是由于科技的进步，电子产品的使用也愈加频繁，长期的电磁辐射不仅导致正常人头晕、脑胀、失眠、身体机能紊乱，对孕妇而言，电磁辐射甚至能够导致胎儿畸形或流产[1-4]。目前，对棉织物的防电磁辐射整理多集中在多离子电磁整理、不锈钢纤维混纺电磁防护织造与金属离子涂层整理3种方式，3种方式各有利弊，目前通过金属离子涂层整理制备防辐射织物的材料主要为涤纶织物，对棉织物进行金属涂层的研究鲜有报道[5-7]。本文通过利用超声波辅助对棉织物进行镀银处理，为开发抗辐射性能良好的棉织物提供一定的参考。

1　试　验

1.1　材料与仪器

材料：棉织物(100%棉，平纹，经纬密度420×360根/10 cm，平方米质量200 g/m2，经纬纱线的细度均为18.45 tex的合股纱)。硝酸银(太仓市兴隆化工贸易有限公司)，氨水(杭州萧山天一化工有限公司)，蔗糖(郑州瑞恒化工产品有限公司)，氯化亚锡(温州海盛化工材料有限公司)，氯化钯(日照力德士化工有限公司)，氢氧化钾(青州市奥星化工有限公司)，盐酸(广萍化工有限责任公司)，次磷酸钠(浙江增新化学有限公司)，无水乙醇(东光鑫源化工有限公司)，以上所列化学试剂均为分析纯。

仪器：FA1604精密电子分析天平(上海楚定分析仪器有限责任公司)，101B型电热鼓风干燥箱(吴江市新盛电热设备科技有限公司)，ICH256恒温恒湿试验箱(美墨尔特(上海)贸易有限公司)，NETANALYZER FY800网络分析仪(温州方圆仪器有限公司)，KQ-600VDY医用三频数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)，INSTRON5590万能材料试验机(美国INSTRON公司)，YG461E数字式织物透气量仪(宁波纺织仪器厂)，YG811D型全电脑织物悬垂仪(宁波市江东璟瑞仪器仪表有限公司)。

1.2　镀银棉织物的制备

去浆棉织物于105 ℃的干燥箱中干燥至恒重后，剪成60 cm×60 cm的正方形，称重，记作M0。取干燥后棉织物4块放入65 ℃的超声波清洗器中(频率40 kHz)分别超声处理2、4、6、8 h后取出，再于105 ℃的温度下干燥至恒重，称重，记作M1。

取超声波处理前后的棉织物依次按照如下工艺进行处理：浸没在0.15 g/L的氯化钯与16 g/L的氯化锡混合溶液中敏化处理2 h后，去离子水冲洗；按照浴比1∶5投入到100 mL/L的盐酸溶液中进行解胶处理60 s，去离子水冲洗；按照浴比1∶5投入到12 g/L的次磷酸钠溶液与100 mL/L的无水乙醇中还原5 min，水洗后，105 ℃下干燥至恒重。配制镀银溶液[8]：硝酸银5.1 g/L、氨水2.6 mL/L、蔗糖8 g/L、氢氧化钾3.5 g/L。按照浴比1∶10，将棉织物投入到25 ℃镀银溶液中，在超声波频率为15 kHz、功率为200 W的条件下进行镀银处理后，水洗，105 ℃下干燥至恒重，称重，记作M2。

1.3　测　试

1.3.1棉织物的质量变化

用式(1)、式(2)计算超声波处理后棉织物的损失率与棉织物镀银后的质量增重率，重复试验5次，取5次质量变化的平均值。

(1)

(2)

式中：M0为超声波预处理前棉织物的质量，g；M1为超声波预处理后棉织物的质量，g；M2为棉织物镀银后的质量，g；W1为超声波预处理后棉织物的质量损失率，%；W2为棉织物镀银后的质量增重率，%。

1.3.2镀银棉织物电磁屏蔽性能

使用网络分析仪在频率30～3 000 MHz范围对镀银棉织物试样的电磁屏蔽性能进行测定，利用式(3)计算屏蔽效能的平均值SE，重复5次。

(3)

式中:H0为未镀银棉织物磁场强度，T；H1为镀银棉织物磁场强度，T；E0为未镀银棉织物电场强度，N/C；E1为镀银棉织物电场强度，N/C；P0为未镀银棉织物功率，W；P1为镀银棉织物功率，W。

1.3.3镀银棉织物的服用性能

将干燥至恒重的镀银棉织物在温度为20 ℃、相对湿度为65%的环境中预调湿24 h后，依据GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》使用织物透气量仪对镀银棉织物的透气性能进行测试。依据FZ/T 01045—1996《织物悬重性试验方法》使用织物悬垂仪对镀银棉织物的悬垂性能进行测试。透气性能与悬垂性能均测试10次，取平均值。另将布样裁剪成经纱方向长度250 mm，纬纱方向长度50 mm的布样，使用万能材料试验机对镀银棉织物的断裂强力进行测试，其中拉伸预加张力200 cN，拉伸速度100 mm/min，CRE拉伸，该试验重复测试20次，取平均值，同理裁剪纬纱方向长度250 mm，经纱方向长度50 mm的布样进行力学性能测试，其他测试参数不变。

2　结果与讨论

2.1　质量变化

棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银过后的质量增重率测试结果如1表所示。从表1的测试数据可以看出，棉织物的质量损失率随着超声波预处理时间的增加而升高，这是由于超声波的空化作用使得棉纤维表面出现了不同程度的孔穴，造成棉织物的质量损失。而棉织物镀银处理后的质量增重率却随着超声波预处理时间的增加而增加，这是由于超声波空化作用产生的孔穴更有利于银离子的吸附，提高棉织物镀银的效果。

表1　棉织物经超声波预处理的质量损失率与经镀银后的质量增重率测试结果

2.2　电磁屏蔽性能

镀银棉织物的电磁屏蔽性能测试结果如图1所示。从图1可以看出，镀银棉织物的电磁屏蔽性能随着超声波预处理时间的增加而增加，也即是与镀银质量变化呈正相关。同时，从图1中还可以看出，超声波预处理8 h与6 h的电磁屏蔽性能非常接近，在30～3 000 MHz的电磁波屏蔽效果均值均在40 dB以上，达到了很好的电磁屏蔽效果，而超声波预处理4 h与2 h均与其有一定的差距。同时，镀银棉织物对不同频率的屏蔽性能也不完全相同，1 500 MHz左右的电磁波屏蔽效果最佳，而2 400 MHz左右电磁波屏蔽效果最差。

图1　超声波预处理不同时间的镀银棉织物电磁屏蔽效果随频率变化曲线

2.3　服用性能

镀银棉织物的服用性能测试结果如表2所示。从表2可以看出，棉织物的透气率随着超声波预处理时间的增加而增加，超声波预处理提高了棉织物的透气率，而镀银棉织物的透气率随着超声波预处理时间的增加而下降，且该过程与银离子的增重率呈正相关。单独超声波预处理，改善了织物的悬垂性，但镀银棉织物的悬垂系数随着超声波预处理时间的增加而不断增大，说明随着吸附银离子的增加，棉织物的悬垂性变差。至于镀银棉织物的力学性能，无论是经向还是纬向的断裂强力均随着超声波预处理时间的增加而减小，且这种变化趋势并未因为镀银而改变。但在相同的超声波预处理时间条件下，镀银后棉织物的经向与纬向断裂强力高于相对应的仅经超声波预处理的棉织物，说明镀银处理对棉织物的力学性能有一定程度的改善，但低于超声波预处理对棉织物力学性能的损害。由此可知，镀银棉织物的服用性能随着处理时间的增加而降低，在相应的处理时间点，镀银处理对织物的力学性能有所改善。

表2　镀银棉织物的服用性能测试结果

3　结　论

通过超声波辅助制备镀银棉织物并对其性能进行分析，表明随着超声波预处理时间的增加，棉织物对银离子的吸附性能与电磁屏蔽性能均有一定程度的改善，在超声波预处理6～8 h的时间段内，镀银棉织物获得很好的电磁屏蔽性能，而镀银棉织物的服用性能随着处理时间的增加而降低，在相应的处理时间点，镀银处理对织物的力学性能有所改善。