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      基于磁流體材料的織物染料基礎(chǔ)應(yīng)用研究

      2021-10-22 01:26:24李芷鈺馬雪晉劉一芳高沛琪關(guān)佳敏崔藝銘
      紡織報(bào)告 2021年9期
      關(guān)鍵詞:吸附性三鐵磁流體

      李芷鈺,馬雪晉,劉一芳,高沛琪,關(guān)佳敏,崔藝銘

      (北京服裝學(xué)院,北京 100029)

      磁流體作為一種新型的功能材料,具有液體的流動(dòng)性和固體磁性材料的磁性兩大特點(diǎn)。靜態(tài)時(shí)無磁性吸引力,而有外界磁場(chǎng)作用時(shí),則表現(xiàn)出磁性。

      磁性織物作為新型的功能紡織品,電磁屏蔽、磁保健功能被人們熟知[1-2]。磁性織物制備方式為磁性纖維紡織[3]與浸漬法(將織物浸漬在磁流體中)[4]。然而,對(duì)磁性織物的功能討論仍舊局限于理療保健的功能[5]。孟云等[4]對(duì)磁性織物的制備進(jìn)行研究,主要探索浸漬法制備磁性織物的方法。實(shí)驗(yàn)使用的藥劑較多,對(duì)實(shí)驗(yàn)器材要求高,磁性織物的制作難度相對(duì)較大。

      本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種磁性染料制備方法,簡(jiǎn)化磁流體制作工藝、探索磁性布料的磁性吸附功能并進(jìn)行織物實(shí)驗(yàn)、吸附實(shí)驗(yàn)與清洗實(shí)驗(yàn),為探索更加簡(jiǎn)化的浸漬法試劑、磁性布料的更多功能性運(yùn)用提供了重要的參考依據(jù)。

      1 適用磁流體制備實(shí)驗(yàn)

      本實(shí)驗(yàn)探索了一種簡(jiǎn)化的浸漬法制備磁性織物的磁流體試劑。選用的8組實(shí)驗(yàn)以自來水與實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)蒸餾水為固定變量,醫(yī)用甘油和食用大豆油、75%酒精和99%酒精為對(duì)照組進(jìn)行效果對(duì)比。8組試劑分別為:(1)4N1微米四氧化三鐵鐵粉+CC388A碳粉+醫(yī)用甘油+自來水(A-1);(2)4N1微米四氧化三鐵鐵粉+CC388A碳粉+醫(yī)用甘油+蒸餾水(A-2);(3)4N1微米四氧化三鐵鐵粉+ CC388A碳粉+食用大豆油+自來水(B-1);(4)4N1微米四氧化三鐵鐵粉+CC388A碳粉+食用大豆油+蒸餾水(B-2);(5)4N1微米四氧化三鐵鐵粉+CC388A碳粉+75%酒精+自來水(C-1);(6)4N1微米四氧化三鐵鐵粉+CC388A碳粉+75%酒精+蒸餾水(C-2);(7)4N1微米四氧化三鐵鐵粉+CC388A碳粉+99%酒精+自來水(D-1);(8)4N1微米四氧化三鐵鐵粉+CC388A碳粉+99%酒精+蒸餾水(D-2)。所有對(duì)照組計(jì)量均為3.0 g+0.5 g+15 mL+30 mL。如表1所示,將8組在試管中的實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行磁鐵吸附實(shí)驗(yàn),對(duì)溶液流通性、吸附性、溶液特性與pH進(jìn)行比較,根據(jù)效果對(duì)比,選擇含有蒸餾水、99%酒精的4個(gè)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行織物浸漬效果實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明,運(yùn)用以醫(yī)用甘油和食用大豆油為介質(zhì)制作的磁流體對(duì)布料染色后,布料無法烘干或風(fēng)干,所以不作為染料制備中的磁流體樣組;而以75%酒精和99%酒精為介質(zhì)制作的磁流體在對(duì)布料染色后,布料不論是在風(fēng)干或是烘干后,磁鐵吸附性效果依舊良好。

      表1 磁流體制備實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)

      實(shí)驗(yàn)表明,在4組對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,蒸餾水作為調(diào)和介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)組染布之后的磁鐵吸附性均優(yōu)于自來水作為調(diào)和介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)組;同樣,在4組對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,99%酒精作為介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)組染布之后的磁鐵吸附性均優(yōu)于75%酒精作為介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)組。在8組染色實(shí)驗(yàn)中,以4N1微米四氧化三鐵、99%酒精、實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)蒸餾水、CC388A碳粉作為磁流體制備材料的實(shí)驗(yàn)效果最好。

      2 布料染色實(shí)驗(yàn)

      市面上的面料種類繁多,根據(jù)紡織纖維、織法的不同,面料的柔軟程度、孔洞的細(xì)密程度也不同。在磁流體制備實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選用浸漬法進(jìn)行布料染色實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選擇了純棉布、精梳棉布、滌棉布、網(wǎng)眼棉布等14種市面上常見面料,在浸染后進(jìn)行磁鐵吸附效果、布料特性比較(柔軟程度)測(cè)試。

      實(shí)驗(yàn)表明,在對(duì)14種布料用磁流體所制作的染料進(jìn)行染色后,對(duì)比發(fā)現(xiàn),純棉布、麻布紡織結(jié)構(gòu)細(xì)密且紡線本身吸附性好的布料在染色以后,布料被磁鐵吸引效果明顯且吸附性較強(qiáng);精梳棉布、滌棉布、呢絨布、氨綸彈力布、天鵝針織面料等內(nèi)部有化學(xué)纖維紡織的面料,在染色后被磁鐵吸附性較強(qiáng);粗孔雪紡因本身孔洞較大,紡織線對(duì)磁流體染料的吸附有限,磁鐵吸附性差。棉布、麻布等天然纖維紡織細(xì)密的布料效果最好,而粗孔雪紡等編織相對(duì)稀疏的布料效果較差。將14種染色布料與原布料對(duì)比后,柔軟度無明顯差別,磁流體染料對(duì)布料特性影響不大。

      3 清洗極值實(shí)驗(yàn)

      在使用過程中,清洗紡織物是必不可少的環(huán)節(jié),在磁流體制備實(shí)驗(yàn)、布料染色實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)14種布樣進(jìn)行清洗實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中以水溫和洗衣劑為變量進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)并記錄。如圖1所示,在水溫與清洗劑的5種條件變量下,對(duì)清洗后效果(5次清洗)與清洗極值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄。本次實(shí)驗(yàn)均采用手洗。

      圖1 14種布料冷水洗滌實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)

      實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)水溫不同分為冷水、溫水、熱水,根據(jù)清洗劑不同分為洗衣粉、洗衣液(在冷水情況下進(jìn)行)。將14組布樣分為5組進(jìn)行5次清洗實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),布匹染色后的磁鐵吸附性與清洗折舊程度呈負(fù)相關(guān),即染色后磁鐵吸附效果好的布樣,在清洗5次后依舊表現(xiàn)良好。在同一布樣的5次清洗折舊程度對(duì)比下可以發(fā)現(xiàn),冷水清洗折舊程度低,溫水次之,熱水折舊程度高,且會(huì)有輕微掉色。根據(jù)清洗劑的不同,在同一布樣的5次清洗折舊程度對(duì)比下可以發(fā)現(xiàn),洗衣液折舊程度低,洗衣粉折舊程度高,實(shí)驗(yàn)結(jié)果或與洗衣液中的保色劑有關(guān)。通過14種布樣在5種情況下進(jìn)行清洗極值的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),清洗極值受布料染色后的磁鐵吸附效果、水溫、清洗劑3種情況的影響較大。純棉布作為磁鐵吸附效果好的布料,在冷水中不加任何清洗劑的情況下,清洗極值可達(dá)39次,而喬其紗作為磁鐵吸附性效果差的布料,在冷水中用洗衣粉清洗的情況下,清洗極值只有5次。

      4 結(jié)論

      本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了更加簡(jiǎn)化的磁性織物浸漬法中用到的磁流體溶液,并將其制備成染劑,通過磁流體制備實(shí)驗(yàn)選擇效果較好的4種磁流體溶液;通過布料染色實(shí)驗(yàn)選擇效果最好的磁流體溶液,并分析了不同布料在浸漬染色后對(duì)吸引效果的影響和磁流體溶液對(duì)不同布料特性的影響;通過清洗極值實(shí)驗(yàn)分析了水溫、清洗劑、布料種類對(duì)清洗極值的影響,結(jié)果如下。

      (1)以4N1微米四氧化三鐵、99%酒精、實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)蒸餾水、CC388A碳粉作為磁流體制備染料的實(shí)驗(yàn)效果最好。

      (2)染色后布料的磁鐵吸附性與其紡織纖維、紡織細(xì)密程度有較大關(guān)聯(lián)。其中,純棉布、麻布表現(xiàn)良好,粗孔雪紡表現(xiàn)較差。

      (3)清洗折舊程度與染色后布料的磁鐵吸附性、水溫、清洗劑相關(guān)。當(dāng)清洗水溫為冷水時(shí),對(duì)布料的折舊程度影響較小,在冷水中用洗衣液清洗對(duì)布料的折舊程度影響較?。划?dāng)清洗水溫為熱水時(shí),對(duì)布料的折舊程度影響較大,在冷水中用洗衣粉清洗對(duì)布料的折舊程度影響較大。

      (4)清洗極值與染色后布料的磁鐵吸附性、水溫、清洗劑相關(guān)。純棉布在冷水中不加任何清洗劑的情況下,清洗極值可達(dá)39次,而喬其紗在冷水中用洗衣粉清洗的情況下,清洗極值只有5次。在同一布料不同水溫的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,清洗極值差別較大;在同一布料不同清洗劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,清洗極值差別較小。

      根據(jù)以上3次實(shí)驗(yàn)的分析與驗(yàn)證,本實(shí)驗(yàn)所制備的磁流體染劑在紡織品浸染后,磁鐵吸附效果達(dá)到預(yù)期,浸染后的紡織品具有磁鐵吸附性,在吸附過程中,紡織品發(fā)生形變?,F(xiàn)今,對(duì)磁性紡織品的開發(fā)領(lǐng)域主要集中在保健品、理療產(chǎn)品等方面[5],在本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的磁流體染料的探索與分析下,可嘗試將浸染后的磁性紡織品運(yùn)用于家居領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、交互裝置領(lǐng)域等,例如智能開合窗簾、可(被磁性墻面)吸附鑰匙鏈、磁性墻紙布、布藝飛鏢盤、布藝便簽板、手包磁布(代替磁扣)、磁性大棚布(用磁鐵吸引方式,代替鐵絲捆綁)開合燈飾、可穿戴布藝裝飾(配飾),以進(jìn)一步探索磁流體紡織品更多的應(yīng)用可能性。

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