使用浸轧法制备基于纳米TiO2自清洁纺织品，通常是借助常规的轧—烘—焙整理工艺将纳米TiO2水分散液或水溶胶浸轧在织物表面，然后经过烘干和高温焙烘等处理将纳米TiO2粒子固定在织物表面。这种工艺是当前纺织行业最常用的织物后整理技术方法，具有操作简单和整理效果明显等特点。更重要的是，对于负载的纳米TiO2粒子而言，该工艺的均匀性和重现性更好，且轧辊压力促使纳米粒子与纤维更深层次接触，使其更易于固定在纤维表面。在进行浸轧加工时，提高纳米TiO2水分散液或水溶胶的使用量或轧液率都能够显著增加织物表面纳米TiO2负载量（QTNP）。研究证明，QTNP值是影响其自清洁性能的关键参数，QTNP值越高其自清洁性能越好。为考察QTNP对基于纳米TiO2自清洁纺织品的性能影响，首先使用纳米TiO2水溶胶借助浸轧法工艺对涤纶织物进行整理得到不同QTNP值的纳米TiO2水溶胶负载织物。然后将其放入不同有机染料作为模拟有污染物的水溶液中，进行吸附后烘干，最后使用强度为0.07mW/cm2的紫外光对其进行辐射处理，并测定其辐射处理过程中在染料最大吸收波长（λmax）处的表面深度（K/Smax）。图6-2和图6-3给出了当罗丹明B和活性红195作为模拟污染物时，纳米TiO2水溶胶负载涤纶织物的K/Smax和QTNP值之间的关系。

图6-2　当罗丹明B作为模拟污染物时QTNP与K/Smax值之间的关系

图6-3　当活性红195作为模拟污染物时QTNP与K/Smax值之间的关系

可以看出，未整理涤纶织物的K/Smax值在光辐射过程中稍有下降，这主要归因于紫外光对染料轻微的光褪色作用。而对于纳米TiO2水溶胶负载涤纶织物，其K/Smax值随着光辐射时间的延长逐渐下降，特别是在辐射初期表现得更为突出。更重要的是，其QTNP值的增加使得下降趋势不断增大。说明纳米TiO2水溶胶负载涤纶织物的QTNP值越高，K/Smax值下降的趋势越明显。原因是在光辐射条件下，纳米TiO2粒子在纤维表面产生具有强氧化性的自由基，导致纤维表面吸附的染料发生氧化降解反应而失去颜色。当纳米TiO2水溶胶整理涤纶织物的QTNP值增大时，其表面纳米TiO2粒子逐渐增多，形成更多的自由基，使得织物表面的染料分子被分解的更彻底，进而提高其自清洁性能。值得注意的是，当使用QTNP值为11.02mg/g的负载织物时，60min时两者的K/Smax值都已经接近零，说明吸附其表面的染料几乎全部被纳米TiO2粒子所分解，完全实现了自清洁效应。此外，在光辐射过程中织物的最大吸收波长λmax也随QTNP值的增加而逐渐变小，如图6-4所示。这进一步说明了吸附在表面的染料分子结构发生了分解反应。

图6-4　当罗丹明B作为模拟污染物时QTNP值对λmax的影响

由图6-5可知，光辐射时间的延长使吸附于织物表面的活性红195的λmax值逐渐降低。当使用未整理涤纶织物（QTNP=0），光辐射60min后其表面染料的λmax值没有发生变化。当使用QTNP值为11.02mg/g的纳米TiO2水溶胶负载织物时，60min时罗丹明B和活性红195的λmax值分别减小了40nm和20nm。这进一步表明纳米TiO2水溶胶负载涤纶织物对吸附于织物表面的染料具有显著的光催化降解作用，也就是说其表现出优良的自清洁功能。

图6-5　当活性红195作为模拟污染物时QTNP值对λmax的影响(www.daowen.com)

使用纳米TiO2水溶胶分别借助浸染和浸轧工艺都能够对涤纶织物进行整理得到自清洁织物，但是两种工艺制备织物的自清洁性能有所不同。为证明整理工艺对织物自清洁性能的影响作用，首先使用纳米TiO2水溶胶分别通过浸染和浸轧工艺对涤纶织物进行整理制备具有相似QTNP值（大约35.00mg/g）的纳米TiO2溶胶负载涤纶织物，并使其表面吸附相似附着量的罗丹明B，然后分别在光辐射强度为0.07mW/cm2的条件下对两者进行处理，结果如图6-6所示。

图6-6　不同整理工艺制备纳米TiO2负载涤纶织物的自清洁性能比较

图6-6显示，随着光辐射时间的延长，两种试样的K/Smax和λmax值逐渐降低，30min时K/Smax值的降低幅度都超过了60%，这表明两种试样表面的纳米TiO2均能够催化染料发生氧化降解反应，即通过两种工艺制备的纳米TiO2负载涤纶织物均具有显著的自清洁效果。更重要的是，在相同实验条件下，浸染法制备试样的K/Smax值降低幅度高于浸轧法制备试样，反应30min时两者的K/Smax值分别为0.11和0.31。两种试样的λmax值在光辐射过程中也逐渐降低，并且在相同条件下浸染法试样的λmax值降低幅度高于浸轧法试样。这证明浸轧工艺制备的纳米TiO2整理涤纶织物表现出更好的自清洁性能，这种差异主要与两种不同整理过程中纳米TiO2粒子的团聚现象及其与纤维表面结合模式的不同有关。在浸染法加工过程中，高温高压条件下使用纳米TiO2水溶胶对涤纶织物进行负载处理，纳米TiO2粒子进入涤纶纤维表面的空隙中，冷却后其被固定在纤维表面获得均匀的纳米TiO2薄膜。纳米TiO2粒子不能直接与吸附于织物表面的染料分子直接接触，影响两者之间的反应，抑制了染料的氧化降解。此外，浸染法加工过程中，水溶胶中的纳米TiO2粒子在高温高压条件下容易团聚形成较大的颗粒，光催化性能变弱。比较而言，在浸轧法加工过程中，纳米TiO2水溶胶能够在涤纶织物表面形成均匀薄膜，更易于与吸附于表面的染料分子接触，加速了纳米TiO2粒子对染料分子的氧化降解反应。

在制备自清洁织物时，所选用的纤维结构和性质对其自清洁性能也具有显著的影响。为此首先使用纳米TiO2水溶胶通过浸轧工艺对麻织物，棉织物，羊毛织物和涤纶织物等进行整理得到四种纳米TiO2水溶胶负载织物，并保证它们的QTNP为12.50mg/g左右。然后负载织物分别置于60mg/L的罗丹明B水溶液中进行吸附处理，烘干后四种负载织物在紫外光辐射过程中K/Smax和λmax值的变化如图6-7所示。

图6-7　纳米TiO2水溶胶负载不同织物的自清洁性能

从图6-7可以发现，在光辐射过程中四种纳米TiO2水溶胶负载织物的K/Smax值均逐渐降低，这意味着负载到四种织物表面的纳米TiO2粒子表现出较好的自清洁性能。值得注意的是，在相同实验条件下四种织物表面的K/Smax曲线下降程度按照以下顺序排列：涤纶＞棉＞麻＞羊毛。此外，随着紫外光照射时间的延长，纳米TiO2水溶胶负载涤纶、棉和麻织物表面染料的λmax值下降程度最大为30nm，而纳米TiO2水溶胶负载羊毛织物表面的染料λmax值几乎不发生变化。这就说明负载涤纶、麻和棉织物比羊毛织物显示出更优良的自清洁性能，且负载涤纶织物的自清洁性能最优。这主要与这些织物的表面结构和化学性质方面的差异密切相关。其中涤纶、棉和麻纤维表面较为均匀平滑，使得纳米TiO2水溶胶在它们表面易于形成较为均匀的薄膜，表现出优良的光催化降解性能。此外，麻和棉织物属于纤维素纤维，具有很好的吸湿性，可以从空气中吸附水分子，这有利于在紫外照射条件下羟基自由基的形成，因此这两种纤维素纤维表面负载的纳米TiO2粒子显示出较好的自清洁特性。而羊毛纤维表面具有坚硬致密的鳞片层，阻碍了纳米TiO2水溶胶在其表面吸附和形成薄膜，不利于其光催化活性的发挥。