納米氯化銀溶膠的穩(wěn)定性和變色研究

納米氯化銀溶膠的穩(wěn)定性和變色研究

納米氯化銀具有較強的光激勵能力，二氧化鈦具有很強的殺菌效果。同時，由于其含有銀離子，因此具有較強的殺菌效果。因此，納米氯化銀的應(yīng)用前景廣闊，尤其是在紡織領(lǐng)域。在紡織品上運用銀抗菌劑主要有2種方法:一種是共混紡絲,但這種方法使得銀離子被包裹在里面,無法露到纖維表面,因此殺菌作用弱,意義不大。另一種是后整理方法:在常溫情況下,利用交聯(lián)劑把銀粒子整理到織物的表面,但這種方法成本很高,況且這樣處理以后的織物透氣性能差,使人穿上感覺不舒服。根據(jù)染整的理論,把納米級的AgCl看作染料,利用織物纖維在一定溫度下表面呈現(xiàn)空穴和縫隙(50nm左右)的特點,在溫度降低時納米AgCl就會牢牢地吸附在空隙中,這樣處理的織物不僅能殺菌,而且能防止紫外線輻射并祛除人身體上的異味,這樣的織物為功能織物。但把納米氯化銀整理在織物上需要在一定的溫度下才能達(dá)到效果,因此,考察和了解納米氯化銀在不同溫度下的行為對利用納米氯化銀對織物進行有效的整理具有指導(dǎo)意義。1測試1.1納米agcl溶膠的制備首先制備表面活性劑,用電子分析天平按照質(zhì)量比稱取聚乙烯吡咯烷酮、木質(zhì)纖維素和聚乙二醇,混合均勻。然后制備納米AgCl溶膠。具體步驟為:首先配制適當(dāng)濃度的NaCl溶液,用移液管量取一定量的NaCl溶液,按照完全反應(yīng)的原則稱取一定質(zhì)量的AgNO3。再稱取表面活性劑,質(zhì)量為AgNO3的1倍。把稱取好的表面活性劑和NaCl溶液一起攪拌進行溶解,攪拌時間為15min。把稱取好的固體AgNO3用蒸餾水進行溶解,配成溶液。按照10滴/min的速度往加有表面活性劑的NaCl溶液中滴加AgNO3,即可生成白色的AgCl溶膠。滴加完畢后,再用蒸餾水把溶液配制到所需的濃度,同時用磁力攪拌器攪拌,反應(yīng)時間為45min。在反應(yīng)的過程中,同時加入過量1/2左右的NaCl溶液,使納米粒子帶電而不容易形成團聚。制備好的納米AgCl溶膠經(jīng)過一段時間會變褐色。這就是具有一定用處的納米AgCl溶膠。溶膠的pH值為7±0.5。濃度的變化用溶膠的總體積變化來表示。把上述制備好的納米AgCl溶膠分別在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃加熱,每次加熱沸騰時間為15min。1.2納米agcl溶膠的制備分別對30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃加熱過的納米AgCl溶膠用721型可見光分光光度計(島津Shimadzu)進行分析。波長的選擇從400nm開始,每隔25nm進行一次測試,測試到600nm結(jié)束。1.3測試用透射電鏡(H-600A-2型)觀察粒子的結(jié)構(gòu)、團聚狀況以及單個粒子的大小。用X射線衍射儀對納米AgCl溶膠的體系進行分析。2試驗結(jié)果與分析2.1復(fù)合溶劑對聚沉面下降10cm所需時間的影響分析pH值、NaCl用量、AgNO3加入速度、溶膠濃度、攪拌速率、表面活性劑/AgNO3(P/A)質(zhì)量比等因素對納米AgCl溶膠的影響,找出在溫度一定的條件下溶膠體系的最佳穩(wěn)定條件,利用溶膠在100℃處理15min后的聚沉面下降10cm所需時間作為判斷數(shù)據(jù)。由表1數(shù)據(jù)可知,溶膠的濃度對膠體的穩(wěn)定性影響比較大,濃度越小越穩(wěn)定;NaCl用量和pH值對膠體的雙電層的影響很大,而雙電層對膠體的穩(wěn)定有直接影響,可通過調(diào)節(jié)NaCl用量和pH值來控制膠體耐高溫的性能;在這些條件中表面活性劑對膠體的影響最大,表面活性劑用量較小時,膠體穩(wěn)定性好,用量較大時,穩(wěn)定性較差。攪拌速率對膠體穩(wěn)定影響不大。耐高溫100℃的最佳條件為:pH值為6～7,AgNO3加入速度越慢越好,NaCl加入總體積為3.5mL,表面活性劑/AgNO3(P/A)質(zhì)量比為1∶1,AgNO3加入速度和濃度應(yīng)盡可能小。2.2不同溫度下納米溶膠的影響2.2.1溫度區(qū)間的影響膠體在波長為500nm和550nm,從20～100℃的吸光度如圖1所示。可以看出,隨著溫度的升高,膠體的吸光度迅速增加,其中有兩個溫度區(qū)間增幅比較大,這兩個區(qū)間分別是40～50℃和70～100℃,這兩個溫度區(qū)間吸光度值的增加量在0.7左右,說明膠體在這兩個溫度區(qū)間聚集的活動非常劇烈。但在整個溫度區(qū)間來看,膠體的聚集不是在很短的時間內(nèi)完成的,而是一個隨著溫度的增加而聚集的緩慢過程。在這兩幅圖中也有兩個較為平緩的區(qū)間,分別為20～40℃和50～60℃,說明在這兩個區(qū)間,膠體聚集行為不明顯。這是因為膠體在不同的溫度下,受到動力學(xué)和熱力學(xué)兩方面的影響,顆粒同時發(fā)生聚集和擴散兩個過程,特別是表面活性劑存在的條件下,它能包覆在納米氯化銀顆粒的表面,大大降低了膠體的表面勢能,防止膠體的聚集。但隨著溫度的增加,膠體運動的動能增加,膠體顆粒有擴散的趨勢。聚集和擴散是相互抑制的過程,在20～40℃和50～60℃這兩個溫度區(qū)間內(nèi),聚集和擴散達(dá)到平衡,顆粒的粒徑不再發(fā)生很大的變化,但整體看,膠體是趨向聚集的。2.2.2納米agcl溶膠的制備圖2和圖3是納米AgCl溶膠在常溫(25℃)和100℃處理10min后的形貌圖。室溫制備出來的納米粒子粒徑在25～40nm之間,并且納米AgCl的粒徑分布相對也比較均勻。在室溫條件下,我們可以看到納米AgCl顆粒球形表面被一層透明的有機分子所包裹,形成一個膠囊結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)可以有效降低納米顆粒的熱力不穩(wěn)定性,并且產(chǎn)生一個空間位阻作用,防止膠體的聚集。納米AgCl溶膠在經(jīng)過100℃處理以后,納米顆粒發(fā)生了聚集,粒徑有明顯的變化,粒徑變大,由原來的25～40nm變?yōu)?0～110nm。但對于100nm左右的顆粒,可以明顯看到,它是由幾個25～40nm的納米粒子堆積而成的,不是一個完整的整體,并且不穩(wěn)定,容易發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變。3關(guān)于溶解橡膠的顏色研究3.1ph值對agcl變色的影響將制備好的納米AgCl溶膠在普通光照的情況下放置5～10min,就會看到溶膠變成棕褐色,并且隨著時間的變化,溶膠的顏色進一步變化,最后完全變?yōu)楹谏?此時的膠體變得非常不穩(wěn)定,可以看到膠體有明顯的分層,說明這時膠體的體系已經(jīng)發(fā)生了變化,膠體發(fā)生了劇烈的聚集。對納米AgCl溶膠變色的影響因素進行分析后認(rèn)為,pH值對變色影響最大,結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出,隨著pH值的增加,溶膠的變化加快,而在pH值小于5的情況下,溶膠的變色受到了抑制。在pH值大于8的的情況下,溶膠中一部分AgCl和OH-反應(yīng)生成了Ag2O,從而使溶膠的顏色變?yōu)楹谏?。研究發(fā)現(xiàn),溶膠的濃度、表面活性劑的用量、電解質(zhì)等因素對溶膠顏色變化影響不大,一般的變色時間為15min。3.2h值為7變色后的物質(zhì)的表征為了判別溶膠體系的變化情況,利用X射線衍射儀對溶膠在pH值為7變色后的物質(zhì)進行了分析,結(jié)果見圖4。在該X射線衍射圖譜中,高的峰為Ag的特征峰,低的峰為AgCl的特征峰,可以看到變色后的