مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

فرآیند کاتیونیزه شدن
فرآیند کاتیون دار نمودنبرای تولید سایت های کاتیونی روی سطح الیاف پنبه، روندکاتیون دار نمودن [32] مورد استفاده قرار گرفت. پارچه پنبه کاتیونی با استفاده از کلرید 2،3-epoxypropyltrimethylammonium (EP3MAC) آماده شد. EP3MAC در محلول آبی با واکنش 3-chloro-2-هیدروکسی پروپیل آمونیوم کلریدtrimethyl (CHP3MAC) با سود آماده شد. زمانی که که EP3MAC با گروه های هیدروکسیل سلولز واکنش نشان می دهد ، بارهای کاتیونی بر روی سطح نمونه ایجاد می شود. بلورهایCHP3MAC (65%) و سود از آلدریچ به دست آمد. در 200 میلی لیتر آب مقطر، 100 گرم از CHP3MAC و 45.5 گرم سود افزوده شد. این محلول پد، برای نمونه های پنبه در برداشت 100٪ مرطوب اعمال شد و نمونه پارچه به مدت 24 ساعت در شرایط محیط ((20 C و 65٪RH) ) در کیسه های Ziploc. نگهداری می شود. پارچه پنبه دارای یون مثبت در خشک کن تجاری در 60 درجه خشک شد. نمونه های تصادفی که از پارچه بریده شد با رنگ های آنیونی رنگ شد تا اطمینان حاصل شود که فرایندکاتیون دار نمودن تشکیل شده است.

تشکیل فیلم چند لایه نانو ZnO
تشکیل فیلم چندلایه ano-ZnOبرای فرایند رسوب چندلایه، جعبه های حمل و نقل پلی پروپیلن (20 سانتی متر در 30 سانتی متر) مورد استفاده قرار گرفت. در فرایند رسوب، پارچه های پنبه با بار مثبت در محلول ها به طور متناوب برای دوره های 5 دقیقه غوطه ور شد: (a) محلول آنیونی کلوئید اکسید روی (b) آب مقطر، (c) محلول کاتیونی کلوئیدی اکسید روی، (d) آب مقطر. این چرخه رسوب به عنوان یک چرخه رسوب 2 لایه در نظر گرفته شد و تا زمانی که 10 و 16 فیلم چندلایه اکسید روی در الیاف پنبه رسوب یابد تکرار شد. فیلم چند لایه رسوب یافته بر روی پارچه پنبه ای در دمای 60 خشک شد و در دمای 130 C برای 3 دقیقه پرداخت شد.

توصیف کاراکتر
اندازه گیری های طیف فوتوالکترون اشعهX -(XPS)
اندازه گیری های XPS با استفاده از طیف سنج SPECS با منبع Mg و و یک تحلیلگر آینه کروی کارکردی در حالت طیفی انجام شد. فشار کل در محفظه خلاء اصلی در تجزیه و تحلیل بود، به طور معمول 4 9 10-7 Torr بود.. عناصر شیمیایی حاضر نمونه از طیف بررسی مشخص شد. اسکن بررسی در 1100 الکترون ولت آغاز و در با 0.80 الکترون ولت پایان یافت و گام های 0.40 EV با زمان ساکن 0.30 میلی ثانیه اتخاذ شد. بالاترین رزولوشن اسکن در اطراف قله های موردنظر انجام شد.

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
میکروسکوپ اسکن الکترونی (SEM)میکروسکوپ اسکن الکترونی QUANTA 400F با وضوح بالا (SEM) برای بررسی سطوح نمونه های بافته شده پنبه در ولتاژ در ولتاژ شتاب 10 کیلو ولت مورد استفاده قرار گرفت. نمونه های پارچه پنبه با 10 نانومتر طلا/ PD قبل از مشاهدات SEM. پوشش داده شد.

اندازه گیری نفوذپذیری هوا
اندازه گیری نفوذ پذیری هواابزار Tex Test Instruments FX 3300 Air Permeability Tester III برای به دست آوردن مقادیر نفوذپذیری هوا در پارچه های پنبه ای فیلم-رسوب یافته nano-ZnO در در فشار Pa 100 بر اساس استاندارد EN ISO 9237. مورد استفاده قرار گرفت.اندازه گیری مقدار سفیدی اسپکتروفتومتر Minolta 3600d برای به دست آوردن مقدار سپیدی پارچه های پنبه ای دارای یون مثبت و نانو اکسید روی فیلم رسوب به عنوان شاخصStensby با با استفاده از منابع نور D 65 مورد استفاده قرار گرفت.

اندازه گیری استحکام کششی
آزمون های مکانیکی در Lloyd LR5K به علاوه دستگاه های الکترونیکی استحکام کششی با توجه به استاندارد EN ISO 2062. انجام شد. قدرت شکستن و کشیدگی نخ های تار و پود در شکستگی مورد بررسی قرار گرفت. بیست نمونه برای هر آزمون مورد استفاده قرار گرفت، و نتایج آزمون با تجزیه و تحلیل آماری برنامه SPSS 16.0 بررسی شد.

اندازه گیری فعالیت ضد باکتریایی
استاندارد تعیین پارچه آنتی باکتریال ISO 20645 برای روش آزمون فعالیت آگار صفحه نفوذ ضد میکروبی برای به دست آوردن اثرات ضد میکروبی پارچه های پنبه ای چندلایه فیلم رسوب یافته بر علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس (گرم مثبت) مورد استفاده قرار گرفت.

اندازه گیری نفوذ UV و حفاظت
توانایی یک پارچه برای جلوگیری از نور UV توسط مقدار عامل حفاظت از اشعه ماوراء بنفش (UPF). ارائه می شود. سیستم های اندازه گیری نفوذ و حفاظت از UV، Camspec M350 UV/ visible Spectrophotometer (SDL/ATLAS) قابل مشاهده (SDL / ATLAS) برای بدست آوردن میانگین UV-A، میانگین UV-B و مقادیر میانگین UPF برایب پارچه های پنبه ای چندلایه فیلم رسوب یافته با توجه به Australian/New Zealand Standard AS/NZS 4399:1996 مورد استفاده قرار گرفت.

روش لباسشویی
فعالیت های ضد باکتریایی پارچه پنبه ای nano-ZnO فیلم رسوب یافته بعد از فرآیندLbL مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای تعیین دوام ویژگی ضد باکتری، نمونه های پارچه پنبه ای 10 و 20 بار در 40 درجه به مدت 30 دقیقه با ماشین شستشوی Gyrowash نوع آزمایشگاهی شسته شدند. نمونه های پارچه چند لایه با توجه به استاندارد روش آزمون EN ISO 20105-C01 قرار گرفتند، و مواد شوینده استاندارد AATCC بدون درخشان کننده های نوری در سراسر چرخه شستشو استفاده شدند.

نتایج و بحث
طیف سنجی فوتوالکترون اشعه X-برای بررسی تجزیه و تحلیل دولت شیمیایی سطح در فرآیند مونتاژ nano-ZnO روی فیلم نانوذرات بر روی پارچه های پنبه ای بافته شده مورد استفاده قرار گرفت. یک طیف XPS اسکن بررسی از پارچه پنبه بافته شده دارای یون مثبت در شکل. 1. نشان داده شده است همانطور که انتظار می رود، قله های مشخص در 283.95، 399.6 و 530.11 ولت نشان دهنده حضور کربن، نیتروژن و اکسیژن، است. شکل 2 نشان دهنده طیف XPS بررسی اسکن از 10 و 16 فیلم اکسید روی چندلایه نانوذرات رسوب یافته بر روی پارچه های پنبه ای دارای یون مثبت است. قله های متمایز در 283.95، 530.11 و 1،033.7 ولت نشان دهنده حضور کربن، اکسیژن و روی، به ترتیب است. با فرآیند رسوب LbL، پیک روی را افزایش در شدت را با افزایش تعداد لایه را نشان می دهد.

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

افزایش تقاضا برای مواد پارچه ای چند عاملی مستلزم یک رویکرد چند رشته ای قوی و ترکیب رشته های علمی مختلف است(1-3). اولین کاربرد تجاری نانوپرداخت را می توان در منسوچات در شکل نانوذرات از طریق فرایند پرداخت مشاهده کرد. با این حال، این پرداخت ها مقاومتی در برابر شست و شو به دلیل تثبیت ضعیف نانوذرات فوق در سطح پارچه نشان نمی دهند. اطمینان از پیوند و اتصال نانوذرات در سطح پارچه نه تنها موجب افزایش دوام و مقاومت می شود، بلکه خصوصیات مناسبی از نظر زیست محیطی برای پیش گیری از آزاد شدن نانوذرات با پیوند ضعیف به محیط نشان می دهند. با استفاده از ماتریس های پلیمر عاملی آب دوست و آب گریز به عنوان محیط انتشار برای نانوذرات منجر به نانوکامپوزیت های پلیمری با خواص پیوندی بالا و قابلیت خیس شدگی مطلوب با خواص عاملی نظیر مقاومت فرابنفش، ضد میکروبی و ضد حریق بودن که از خصوصیات منحصر به فرد نانوذرات است می شود. در این مقاله، بر کاربرد PN در منسوجات برای دست یابی به قابلیت خیس شدگی بالا، حفاظت در برابر اشعه فرابنفش، خواص رسانایی و ضد میکروبی تاکید می شود.
طبیعت ایجاد نانوکامپوزیت های پلیمری با رویکرد منحصر به فردی کرده است که در این روش اصول فیزیکی و شیمیایی برای ایجاد سطوح اب گریز دافع ترکیب شده اند. برگ های یونجه باغی دافع آب بوده و به دلیل وجود موم اب گریز و زائدات ریز که در سطح برگ وجود دارد این اتفاق رخ می دهد( 4-5). سطح با زاویه تماس آب بالاتر از 150 درجه می تواند به صورت فرا اب گریز در نظر گرفته شود. در حقیقت، سطوحی با زاویه تماس آب بالاتر از 150 را می توان با استفاده از زبری بر روی مرز موادی که دارای انرژی سطحی پایین می باشند ایجاد کرد( 6-8). مطالعات ونزل 9 و کاسی و باکستر 10 اثبات کرده است که زبری علاوه بر انرژی سطحی از مهم ترین عوامل موثر بر تر شوندگی سطح می باشند. اثبات شد که افزایش زبری سطحی موجب بهبود خواص آب دوستی سطوح آب دوست و آب گریزی سطوح آب گریز می شود. از این روی، افزودن نانوذرات پلیمری به پلیمر های عاملی اب دوست و اب گریز موجب بهبود خواص پلیمری با استفاده از خواص عاملی نانوذرات پلیمری می شود. گایو و مک مارتی تاکید کردند که پسماند زاویه تماس و نه زاویه تماس بالا، کنترل کننده آب گریزی سطح است(11).
پرداخت های اب دوست/مدیریت رطوبت بر روی منسوجات برای افزایش جذب مناسب می باشند و این یکی از ملاحظات مهم در تولید البسه ورزشی است که از روش های عاملی با الیاف سلولزی استفاده می شود. شیوه عمل متشکل از ریز الیاف هایی است که رطوبت را سریعا از پوست به لایه های خارجی جاذب انتقال می دهد.
خواص وارد شده در منسوجات دارای نانوذرات پلیمری شامل حفاظت از اشعه فرابنفش، خصوصیات ضد باکتریایی، ضد حریق، ضد استاتیک و رسانش است. مواد مهار کننده اشعه بهتر است تا ارگانیک باشند زیرا غیر سمی بوده و تحت حرارت بالا از نظر شیمیایی پایدار می باشند. معمولا اکسید های نیمه هادی نظیر TiO2 SiO2, ZnO و الومینیوم اکسید به عنوان بلوکر فرابنفش استفاده می شوند(12-13). پراش ریلی بستگی به طول موجی دارد که در آن انتشار و پراش ارتباط معکوسی با طول موج با توان چهارم دارد. این نظریه پیش بینی می کند که به منظور منعکس کردن اشعه فرابنفش بین 200 تا 400 نانومتر، اندازه ذرات بهینه بین 20 تا 40 نانومتر است. برای استفاده از خواص انتی باکتریایی، نانونقره، تیتانیوم اکسید و اکسید روی استفاده می شود(14-17). نانونقره وقتی که با باکتری ها و قارچ ها تماس پیدا می کند با پروتین واکنش می دهد و اثر شدیدی بر متابولیسم سلول و مهار رشد سلول دارد(18). پارچه های فراوری شده با تیتانیوم اکسید می تواند حفاظت موثر در برابر باکتری ها و رنگ بری به دلیل اثر کاتالیز نوری این عامل ایجاد کند(19-20). اکسید روی می تواند خواص کاتالیز نوری موثر ایجاد کند به خصوص زنانی که تحت نور قرار گیرد و برای وارد کردن خواص انتی باکتریایی به پارچه ها استفاده شود(21-23).
برخی از سطوح پارچه های ساکن باید با گروه های عامل یموجود برای پیوند با پرداخت نانوذرات پلیمری اصلاح شوند. برخی از تیمار ها نظیر تیمار هیدروکسی الامین و پلاسما برای پیش تیمار سطحی پارچه ها استفاده می شود( 24-25). تیمار های پلاسمایی در سوبسترای پارچه هایی نظیر کتان، پشم و مصنوعی نشان می دهد که این نوع تیمار موجب افزایش درجه سفیدی می شود و در عین حال موم را خارج کرده و تعیین کننده اندازه عوامل پرداخت، جذب و تثبیت رنگ ها و عوامل پرداخت، بهبود ماندگاری اثرات عاملی بوده و می تواند گروه های عامل یخاص برای اتصال نانوذرات پلیمری فراهم کند( 26-30). الای و همکاران 31، به بررسی و مطالعه اثر تیمار پلاسمای پارچه های کتان بر روی پرداخت های ضد آب مبتنی بر فلوروگربن پرداختند.پی برده شد گه آب گریزی پارجه بعد از پیش تیمار پلاسنا به طور معنی داری بهبود می یابد و خصوصیت اب گریزی حتی بعد از 5 بار شست و شو با زاویه تماس بالاتر از 120 حفظ می شود.
مفهوم پرداخت نانوذرات پلیمری در منسوجات
نانوذرات پلیمری چیستند و چه چیزی باعث شده است تا آن ها در منسوجات از اهمیت بالایی برخودار باشند. پاسخ به این سوالات در مقیاس های طولی غالب در مورفولوژی و خواص این مواد نهفته است. نانوذرات پلیمری دسته ای جدید از پلیمر های معدنی می باشند که شامل مقادیر نسبتا کمی از ذرات غیر ارگانیک با اندازه نانو می باشد. آن ها یک جایگزین رادیکال و مهم برای کامپوزیت های پلیمری متعارف است(32-36). سه خصوصیت اصلی بر عملکرد نانوذرات پلیمری اثر دارد: ماتریکس نانواسکوپی پلیمر، اجزای غیر ارگانیک نانومقیاس و ارایش نانومقیاس این اجزا. هدف این تحقیق بررسی بهینه سازی و استفاده کامل از پتانسیل این خصوصیات در صنعت منسوجات است.

بخشی از مقاله انگلیسی:

The increasing demand for multifunctional fabric materials requires a strong multidisciplinary approach as well as the merging of traditional scientific disciplines [1–3]. The first commercial application of nanofinishes is found in textiles in the form of nanoparticles through finishing processes. However, these finishes do not withstand subsequent washing due to poor fixing of these nanoparticles on the textile surface. Assuring improved bonding of the nanoparticles with textile surfaces not only increases the durability property, but also provides an ecofriendly consideration of preventing release of loosely-bound nanoparticles into the environment. Using hydrophobic/hydrophilic functional polymer matrices as the dispersion medium for the nanoparticles will result in polymer nanocomposites (PN) with improved bonding properties and impart desired wettability with different functional properties like ultraviolet (UV) resistance, antimicrobial and flame retardancy which are unique characteristics of different nanoparticles. In this review article, we focus mainly on the applications of PN to textiles for achieving desired wettability, UV protection, antimicrobial and conductivity properties. Nature has already developed PN with an elegant approach that combines chemistry and physics to create super-repellent hydrophobic surfaces. Lotus leaves are unusually water-repellent and keep themselves spotless due to micro protrusions and hydrophobic wax covering the surface [4, 5]. A surface with receding and advanced water contact angle above 150° is considered to be ultrahydrophobic. In fact, surfaces with water contact angle more than 150° can be developed by introducing proper roughness on a material’s boundary having low surface energy [6–8]. Classical work of Wenzel [9] and Cassie and Baxter [10] established that roughness as well as surface energy are the factors that determine wettability of a surface. It was proved that increasing the surface roughness enhances both hydrophilicity of hydrophilic surfaces and hydrophobicity of hydrophobic surfaces. Therefore, addition of nanoparticles to the hydrophobic/hydrophilic functional polymers will improve the properties of the polymer with additional incorporation of the functional properties of nanoparticles. Gao and McCarthy emphasized that contact angle hysteresis (the difference between the advancing and receding contact angles), and not high contact angle, controls water-repellency of a surface [11]. Moisture management/hydrophilic finishes on textiles are very important to impart absorbency, which is one of the main considerations in the applications of sportswear which are generally made with functional jersey with cellulosic fiber on the outside. The mode of action consists of the finest fibrilled microfibers transporting moisture rapidly from the skin through the capillary interstices to the absorbent outer layer. The properties imparted to textiles having PN include UV protection, antibacterial, flame retardancy, antistatic and conductivity. The inorganic UV blockers are preferable to organic blockers as they are non-toxic and chemically stable under exposure to both high temperature and UV. Usually certain semiconductor oxides such as TiO2, SiO2, ZnO and Al2O3 are used as UV blockers [12, 13]. Rayleigh’s scattering is dependent upon the wavelength where the scattering is inversely proportional to the wavelength to the fourth power. This theory predicts that in order to scatter UV radiation between 200 to 400 nm, the optimum particle size will be between 20 to 40 nm. For imparting antibacterial properties, nanosilver, TiO2 and ZnO are used [14–17]. Nanosilver is very reactive to protein when contacting with bacteria and fungus; it will adversely affect the cellular metabolism and inhibit the cell growth [18]. Fabrics treated with nano TiO2 can provide effective protection against bacteria and discoloration of stain due to the photo catalysis effect of this agent [19, 20]. Nano ZnO provides effective photo catalytic properties once it is illuminated by light and it is employed to impart antibacterial properties to textiles [21–23]. Some inert textile surfaces need to be pretreated making certain functional groups available for bonding with PN finishing. Some of the treatments, such as hydroxylamine treatment and plasma discharges, are used for surface pretreatment of fabrics [24, 25]. Plasmatic treatments in several textile substrates like cotton, linen, wool and synthetic fibers were studied proving that this type of treatment increases whiteness degree, removal of waxes and sizing agents, absorption and fixation of dyes and finishing agents, improves durability of functional effects and is able to provide certain functional groups available to bind PN [26–30]. Alay et al. [31] studied the effect of plasma treatment of cotton fabrics on fluorocarbon-based water-repellent finishing. It was found that the hydrophobicity of the fabric is significantly improved after plasma pretreatment and the hydrophobic character is maintained even after five washings with contact angle higher than 120° (Figures 1 and 2).

The PN Finishing Concept in Textile Applications

What are PN and what makes them interesting in textile applications? The answer to these questions resides in the fundamental length scales dominating the morphology and  properties of these materials. PN are an emerging class of mineral-filled polymer that contain relatively small amounts (usually < 10%) of nanometer-sized inorganic particles. They represent a radical alternative to the conventional polymer composites [32–36]. Three major characteristics define and form the basis of PN performance: nanoscopically-confined matrix of polymer; nanoscale inorganic constituents; and nanoscale arrangements of these constituents. The drive for current research is to optimize and enable full exploitation of the potential of their unique characteristics in the textile industry