7.3.2.1　负载纳米TiO2对纺织物力学性能的影响

由于纺织物属于有机高分子化合物，在使用纳米TiO2水分散液或水溶胶通过轧—烘—焙对其进行整理过程中可能会对其力学性能产生不利影响，限制其作为光催化剂的重复使用。为此，使用不同用量的纳米TiO2水溶胶制备不同负载量的纳米TiO2负载涤纶及其混纺织物，考察负载纳米TiO2对织物力学性能的影响，结果见表7-4。

表7-4　不同织物纳米TiO2负载前后的力学性能

注　整理工艺条件：轧液率为80%～90%，焙烘温度为135℃，负载量约为53.12mg/g。

表7-4显示，经纳米TiO2水溶胶负载后，涤纶及其混纺织物的断裂强度、断裂伸长和断裂功等变化不大，表明纳米TiO2水溶胶整理对涤纶及其混纺织物的力学性能并未产生显著影响。

7.3.2.2　作为空气净化织物的力学性能变化

纳米TiO2负载织物在紫外光辐射条件下对污染物进行光催化降解反应过程中，自身可能被氧化导致其力学特性（特别是强度）下降甚至造成织物解体，难以重复使用。为了考察纳米TiO2负载棉织物的抗氧化性，在浸轧法制备中使用不同用量的纳米TiO2分散液制备不同负载量的纳米TiO2负载棉织物，然后紫外光辐射条件下，对氨气进行光催化氧化降解反应，60min后分别测定反应前后的纳米TiO2负载棉织物的断裂强度，并计算其断裂强度变化率，结果如表7-5所示。此外，以纳米TiO2水分散液用量100g/L制备的纳米TiO2负载棉织物为目标样品，通过紫外光辐射时间的变化对其断裂强度的影响以考察其经过多次使用后的抗氧化性，结果如表7-6所示。

表7-5　反应前后纳米TiO2负载棉织物的断裂强度变化

注　光辐射强度：紫外光（365nm）4.215mW/cm2，可见光（400～1000nm）3.313mW/cm2。

表7-6　多次使用后纳米TiO2负载棉织物的断裂强度变化(www.daowen.com)

从表7-5可知，随着纳米TiO2水分散液用量的增加，反应前纳米TiO2负载棉织物的断裂强度几乎未发生显著变化，而反应后断裂强度略有下降，并且断裂强度变化率也有所提高。这说明在棉织物表面纳米TiO2负载量的增加会加强其对棉织物的氧化作用，但是反应后断裂强度的变化率非常低，意味着纳米TiO2负载棉织物在对氨气进行光催化氧化降解时具有很好的抗氧化性。从表7-6发现，随着反应次数的增加，纳米TiO2负载棉织物的断裂强度发生了显著下降，与未反应时相比，10次使用后断裂强度变化率超过了20%，但是仍然能够满足纺织品的一般质量要求。

7.3.2.3　作为自清洁织物的力学性能变化

为研究纳米TiO2水溶胶负载织物在太阳光辐射条件下去除沾染污渍过程中机械性能变化，测定了纳米TiO2水溶胶负载涤纶和棉织物在太阳光辐射条件下自清洁过程中的机械性能变化，结果见表7-7和表7-8。

表7-7　光辐射前后涤纶织物力学性能变化

注　紫外光（365nm）0.843mW/cm2，可见光（400～1000nm）31.860mW/cm2。

表7-8　光辐射前后棉织物力学性能变化

注　紫外光（365nm）0.773mW/cm2，可见光（400～1000nm）30.458mW/cm2。

由表7-7可知，涤纶织物负载TiO2水溶胶后的力学性能并未呈现出显著变化。而纳米TiO2水溶胶负载涤纶织物经过40h光辐射后，断裂强度和断裂伸长率都稍有下降。这是因为，一方面是由于太阳光中的紫外线对涤纶产生老化现象，另一方面是负载于涤纶织物表面的纳米TiO2粒子产生的强氧化性自由基对涤纶的氧化作用所致。当QTNP值为31.68mg/g时，纳米TiO2水溶胶负载织物的断裂强度仅下降4.12%，证明纳米TiO2水溶胶负载涤纶织物在自清洁过程中力学性能的变化并不显著。与涤纶织物相比，棉织物负载TiO2水溶胶后的力学性能特别是断裂强度和断裂伸长率都显示出相对较大的下降趋势。这是因为纳米TiO2水溶胶呈酸性，会使浸轧其中的棉纤维发生水解反应，并且高温焙烘会进一步加剧水解反应，导致其力学性能发生较强的损伤。而纳米TiO2水溶胶负载棉织物经过40h光辐射后，力学性能特别是断裂强度和断裂伸长率均发生较显著下降，并随着QTNP值的增加，下降趋势明显增大。主要原因是棉纤维是亲水性纤维素纤维，负载于表面的纳米TiO2粒子更易与吸附水分子反应产生羟基自由基，并对棉纤维产生氧化作用。这证明纳米TiO2水溶胶负载棉织物在自清洁过程中力学性能会发生较显著的下降，特别是QTNP值的增加会进一步加剧这种变化。