نانوکامپوزیت های پلیمری برای تکمیل چند عاملی منسوجات: یک مقاله مروری Polymer Nanocomposites for Multifunctional Finishing of Textiles – a Review

رشته های مرتبط: مهندسی نساجی و پلیمر، ساختارهای نانو لیفی، شیمی نساجی و علوم الیاف، فناوری نساجی و نانو فناوری
افزایش تقاضا برای مواد پارچه ای چند عاملی مستلزم یک رویکرد چند رشته ای قوی و ترکیب رشته های علمی مختلف است(۱-۳). 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( ۴-۵). سطح با زاویه تماس آب بالاتر از ۱۵۰ درجه می تواند به صورت فرا اب گریز در نظر گرفته شود. در حقیقت، سطوحی با زاویه تماس آب بالاتر از ۱۵۰ را می توان با استفاده از زبری بر روی مرز موادی که دارای انرژی سطحی پایین می باشند ایجاد کرد( ۶-۸). مطالعات ونزل ۹ و کاسی و باکستر ۱۰ 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(۱۱). 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(۱۲-۱۳). 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 ۲۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر، اندازه ذرات بهینه بین ۲۰ تا ۴۰ نانومتر است. برای استفاده از خواص انتی باکتریایی، نانونقره، تیتانیوم اکسید و اکسید روی استفاده می شود(۱۴-۱۷). 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(۱۸). 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(۱۹-۲۰). 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(۲۱-۲۳). 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( ۲۴-۲۵). 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( ۲۶-۳۰). الای و همکاران ۳۱، 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 ۵ بار شست و شو با زاویه تماس بالاتر از ۱۲۰ 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(۳۲-۳۶). 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.