Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tới khả năng tự làm sạch và biến đổi tính chất của vải bông 100% sau xử lý bằng nano oxit tổng hợp theo phương pháp sol gel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN PHI THẢO LINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TỚI KHẢ NĂNG TỰ LÀM SẠCH VÀ BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT CỦA VẢI BÔNG 100% SAU XỬ LÝ BẰNG NANO OXIT TỔNG HỢP THEO PHƢƠNG PHÁP SOL-GEL LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐOÀN ANH VŨ Hà Nội, 2018 Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo - Tiến sĩ Đoàn Anh Vũ dành nhiều thời gian tâm huyết, tận tình chu đáo hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn; Tơi xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể Thầy, Cơ giáo Viện Dệt May - Da Giầy Thời Trang - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tận tình giảng dạy truyền đạt cho chúng tơi nhiều kiến thức bổ ích chun ngành Cơng nghệ vật liệu dệt may; Xin cảm ơn quý Thầy, Cô Trung tâm đào tạo sau Đại học - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trường Cao Đẳng Cơng Thương Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện môi trường thuận lợi cho học tập suốt hai năm học qua; Cuối chân thành xin gửi tới Lãnh đạo, bạn bè đồng nghiệp Phân Viện Dệt May TP HCM tận tình tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày …… tháng…… năm …… Học viên Nguyễn Phi Thảo Linh Nguyễn Phi Thảo Linh i Luận Văn Thạc Sĩ Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn thực tác giả hướng dẫn thầy giáo Tiến sĩ Đoàn Anh Vũ; Nghiên cứu thực nghiệm luận văn thực phịng thí nghiệm Hóa nhuộm, Phân Viện Dệt May Thành Phố Hồ Chí Minh địa 345/128A Đường Trần Hưng Đạo, Cầu Kho, Quận 1, Hồ Chí Minh; Các giấy tờ chứng nhận kết thí nghiệm cấp Trung tâm thí nghiệm dệt may – Viện Dệt May Việt Nam, Trung tâm thí nghiệm dệt may - Phân Viện Dệt May Thành Phố Hồ Chí Minh Tác giả cam đoan, hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn phát luận văn chép từ kết nghiên cứu khác Hà Nội, ngày …… tháng…… năm …… Học viên Nguyễn Phi Thảo Linh Nguyễn Phi Thảo Linh ii Luận Văn Thạc Sĩ Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU x CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan phƣơng pháp hoàn tất tạo chức tự làm cho vải 1.1.1 Tổng quan chế tự làm bề mặt [1] 1.1.2 Cơng nghệ xử lý hồn tất tự làm cho vải 1.2 Ứng dụng vải tự làm 1.3 Tổng quan phƣơng pháp chế tạo nano oxit .7 1.3.1 Phương pháp truyền thống 1.3.2 Phương pháp Precursor 1.3.3 Phương pháp Sol – Gel 1.3.4 Phương pháp kết tinh 1.4 Tạo màng phƣơng pháp Sol-Gel .10 1.4.1 Giới thiệu phương pháp Sol-Gel 10 1.4.2 Những khái niệm 11 1.4.3 Diễn biến trình Sol – Gel [6] 12 1.4.4 Quá trình động học phát triển cấu trúc [6] 14 1.4.5 Các phương pháp phủ màng Sol – Gel [6] 15 1.4.6 Ứng dụng phương pháp Sol – Gel 18 1.4.7 Ưu nhược điểm phương pháp Sol – Gel 18 1.5 Tổng quan nguyên liệu vải 19 1.5.1 Nguồn gốc [7] 19 1.5.2 Cấu trúc xơ [7] 20 Nguyễn Phi Thảo Linh iii Luận Văn Thạc Sĩ Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May 1.5.3 Tính chất xơ bơng [7] 22 1.5.4 Tính chất vải bơng [8] 23 1.6 Tổng quan chất bán dẫn quang xúc tác TiO2 .24 1.6.1 Giới thiệu vật liệu TiO2 24 1.6.2 Cấu trúc vật liệu TiO2 [12] 25 1.6.3 Tính chất quang vật liệu TiO2 [13] 28 1.6.4 Cơ chế quang xúc tác 30 1.6.5 Ứng dụng TiO2 36 1.7 Tổng quan hợp chất SiO2 [14] 39 1.7.1 Giới thiệu vật liệu silic dioxyde 39 1.7.2 Tính chất hóa học SiO2 41 1.7.3 Ứng dụng SiO2 41 1.8 Tổng quan lớp màng TiO2-SiO2 42 KẾT LUẬN CHƢƠNG 44 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 45 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 45 2.3 Nội dung nghiên cứu 45 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 45 2.4.1 Phương pháp chung 45 2.4.2 Nguyên liệu, hóa chất thiết bị nghiên cứu 46 2.4.3 Trình tự thực nghiệm 51 2.4.4 Các kỹ thuật phân tích mẫu vải 53 KẾT LUẬN CHƢƠNG 55 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 57 3.1 Khả hình thành màng nano oxit bề mặt vải 57 3.1.1 Đánh giá thay đổi bề mặt vải sau xử lý tự làm phương pháp sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) 57 Nguyễn Phi Thảo Linh iv Luận Văn Thạc Sĩ Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May 3.1.2 Đo quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier mẫu vải trước sau xử lý 61 3.2 Khả tự làm vải sau xử lý 63 3.2.1 Kiểm tra khả ưa nước kỵ nước 63 3.2.2 Khả tự làm vải phủ lớp màng TiO2 TiO2/ SiO2 67 3.3 Ảnh hƣởng trình xử lý tự làm tới tính chất vải 69 3.3.1 Ảnh hưởng trình xử lý tự làm tới độ nhàu/khả chống nhàu vải 69 3.3.2 Ảnh hưởng trình xử lý tự làm tới độ mao dẫn vải 70 3.3.3 Ảnh hưởng trình xử lý tự làm tới độ thống khí mẫu vải 72 3.3.4 Ảnh hưởng trình xử lý tự làm tới khả quản lý ẩm vải 72 KẾT LUẬN CHƢƠNG 74 KẾT LUẬN CHUNG 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 80 Nguyễn Phi Thảo Linh v Luận Văn Thạc Sĩ Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Thành phần xơ 21 Bảng Các đặc tính cấu trúc dạng thù hình TiO2 26 Bảng Đặc tính cấu trúc dạng TiO2 30 Bảng Quy ước đặt tên mẫu vải thí nghiệm 46 Bảng Thông số mẫu vải .47 Bảng Hóa chất sử dụng thí nghiệm .47 Bảng Bảng lực ép mẫu xử lý tự làm 52 Bảng Mối quan hệ giá trị góc tiếp xúc tính thấm ướt 63 Bảng Bảng so sánh khả tự làm vết bẩn cà phê mẫu vải 100% theo thời gian .68 Bảng 10 Bảng so sánh khả tự làm vết bẩn nước nho mẫu vải 100% theo thời gian 68 Bảng 11 Kết thí nghiệm góc hồi nhàu mẫu vải 70 Bảng 12 Kết thí nghiệm độ độ mao dẫn mẫu vải 70 Bảng 13 Kết thí nghiệm độ thống khí mẫu vải 72 Bảng 14 Kết thí nghiệm khả quản lý ẩm vải .73 Nguyễn Phi Thảo Linh vi Luận Văn Thạc Sĩ Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Nước bề mặt sen bề mặt vải .1 Hình Biều đồ cho thấy giọt nước cuộn trịn làm bề mặt vải Hình Các lực tác động nước tiếp xúc bề mặt vải Hình Giọt nước bề mặt kỵ nước (a) ưa nước (b) Hình Hình ảnh so sánh khả thấm hút bề mặt vải chưa xử lý bề mặt vải xử lý phủ nano bạc .3 Hình Hình ảnh giọt nước bề mặt vải chế tự làm lớp phủ dễ làm Hình Hình chế tự làm vải phủ TiO2 .5 Hình Ứng dụng vải tự làm quốc phịng Hình Ứng dụng vải tự làm ngành dệt may Hình 10 Mơ q trình thủy phân .13 Hình 11 Hình ảnh mơ q trình ngưng tụ 13 Hình 12 Một số phương pháp phủ màng Sol-Gel 16 Hình 13 Quá trình phủ nhúng - dip–coating 16 Hình 14 Các bước trình phủ quay (spin–coating) 17 Hình 15 Hình ảnh cánh đồng vải 19 Hình 16 Hình ảnh cấu trúc xơ bơng 20 Hình 17 Các dạng thù hình khác TiO2: (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite 25 Hình 18 Khối bát diện TiO2 26 Hình 19 Cấu trúc tinh thể TiO2: (A) rutile, (B) anatase 27 Hình 20 Cấu trúc tinh thể TiO2 brookite .28 Hình 21 Phổ quang dẫn màng anatase rutile 29 Hình 22 Cơ chế xúc tác quang chất bán dẫn 32 Hình 23 Giản đồ lượng pha anatase pha rutile 34 Hình 24 Sự hình thành gốc OH* O2- .35 Hinh 25 Các dạng tinh thể silica 41 Nguyễn Phi Thảo Linh vii Luận Văn Thạc Sĩ Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May Hình 26 Hình ảnh hóa chất sử dụng 47 Hình 27 Hình ảnh cà phê sáng tạo .48 Hình 28 Hình ảnh chai nước nho Patritti .48 Hình 29 Máy rung siêu âm Power Sonic 405 49 Hình 30 Máy ngấm ép thí nghiệm .49 Hình 31 Tủ sấy đối lưu tự nhiên 50 Hình 32 Các dụng cụ thí nghiệm 51 Hình 33 Hình ảnh sol TiO2 52 Hình 34 Kính hiển vi điện tử quét Zeiss 53 Hình 35 Hình ảnh chụp SEM mẫu vải chưa qua xử lý (mẫu 0) 57 Hình 36 Hình ảnh chụp SEM mẫu vải xử lý TiO2 (mẫu A1) .58 Hình 37 Hình ảnh chụp SEM mẫu vải bơng xử lý TiO2 (mẫu A2) .58 Hình 38 Hình ảnh chụp SEM mẫu vải bơng xử lý TiO2 (mẫu A3) 59 Hình 39 Hình ảnh chụp SEM mẫu vải xử lý TiO2/SiO2 (mẫu B1) 60 Hình 40 Hình ảnh chụp SEM mẫu vải bơng xử lý TiO2/SiO2 (mẫu B2) 60 Hình 41 Hình ảnh chụp SEM mẫu vải xử lý TiO2/SiO2 (mẫu B3) 61 Hình 42 Biểu đồ FTIR mẫu chưa xử lý 62 Hình 43 Biểu đồ FTIR mẫu bơng xử lý dung dịch TiO2 .62 Hình 44 Biểu đồ FTIR mẫu phủ dung dịch TiO2/SiO2 63 Hình 45 Hình ảnh giọt nước mẫu vải chưa qua xử lý (mẫu 0) 64 Hình 46 Hình ảnh giọt nước mẫu vải bơng xử lý dung dịch TiO2 (mẫu A1) 64 Hình 47 Hình ảnh giọt nước mẫu vải bơng xử lý dung dịch TiO2 (mẫu A2) 64 Hình 48 HSình ảnh giọt nước mẫu vải xử lý dung dịch TiO2 (mẫu A3) 65 Hình 49 Hình ảnh mơ góc tiếp xúc giọt nước mẫu vải bơng xử lý dung dịch TiO2 (θ > 90o) .65 Hình 50 Hình ảnh giọt nước mẫu vải bơng xử lý dung dịch TiO2/SiO2 (mẫu B1) 66 Hình 51 Hình ảnh giọt nước mẫu vải xử lý dung dịch TiO2/SiO2 (mẫu B2) 66 Nguyễn Phi Thảo Linh viii Luận Văn Thạc Sĩ Trường ĐHBK Hà Nội Ngành Công nghệ vật liệu Dệt May Hình 52 Hình ảnh giọt nước mẫu vải xử lý dung dịch TiO2/SiO2 (mẫu B3) 66 Hình 53 Hình ảnh mơ góc tiếp xúc giọt nước mẫu vải xử lý dung dịch TiO2/SiO2 (0o < θ