纳米服装,真的有纳米材料吗?

越来越多的高科技已经进入到我们日常生活之中,比如纳米服装。将纳米级的微粒覆盖在纤维表面或镶嵌在纤维甚至分子间隙间,利用纳米微粒表面积大、表面能高等特点,在物质表面形成一个均匀的、厚度极薄的(肉眼观察不到、手摸感觉不到)、间隙极小(小于100nm)的‘气雾状’保护层。使得常温下尺寸远远大于100nm的水滴、油滴、尘埃、污渍甚至细菌都难以进入到布料内部而只能停留在布料表面,从而产生了防水、防油、防紫外线等特殊效果。但是这些衣物经过洗涤,直到最终被丢弃,其中的纳米颗粒又会对环境造成负担。如何测定和评价纳米科技纺织

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越来越多的高科技已经进入到我们日常生活之中,比如纳米服装。将纳米级的微粒覆盖在纤维表面或镶嵌在纤维甚至分子间隙间,利用纳米微粒表面积大、表面能高等特点,在物质表面形成一个均匀的、厚度极薄的(肉眼观察不到、手摸感觉不到)、间隙极小(小于100nm)的‘气雾状’保护层。使得常温下尺寸远远大于100nm的水滴、油滴、尘埃、污渍甚至细菌都难以进入到布料内部而只能停留在布料表面,从而产生了防水、防油、防紫外线等特殊效果。

但是这些衣物经过洗涤,直到最终被丢弃,其中的纳米颗粒又会对环境造成负担。如何测定和评价纳米科技纺织品的纳米颗粒数量和尺寸分布,是纺织行业面对的新课题。

 二氧化钛(TiO2)纳米颗粒具有紫外线防护功能和抗菌特性,并且能够提高织物的亲水性并减少异味,因此被越来越多的应用到纺织行业。本应用报告使用单颗粒电感耦合等离子体质谱法(SP-ICP-MS),研究了几种商业纺织产品中TiO2纳米颗粒的释放情况。

样品

用于评估的五种纺织样品均从当地商店购买,如表1所述。40TiO2纳米颗粒(30-50 nm)悬浮液购自美国研究纳米材料公司(US Research Nanomaterials™,位于美国德克萨斯州休斯顿市)。为了促使纳米颗粒分散,将Triton X-100(购自西格玛奥德里奇公司Sigma- Aldrich™,位于美国密苏里州圣路易斯)添加到所有溶液中,最终浓度为0.0001%。

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实验

测量总钛时,将0.25g的每种纺织样品切成小片,放入5mL浓硝酸(65%)和1mL的浓氢氟酸(49%)中,放入微波炉中消解。消解后,每个样品添加6mL 10H3BrO3v/v),放入微波炉中与HF络合15分钟。然后,用去离子水将样品定容至50mL,并采用常规ICP-MS进行分析。

检查TiO2纳米颗粒从织物中的释放情况时,每个样品取400cm2,浸入200mL去离子水中。对容器超声处理15分钟,然后将其放在摇床上(每分钟150次)24小时。对容器进行第二次超声处理,然后取出等分液体进行分析。向空白去离子(DI)水中掺入2.7μg/L TiO2纳米颗粒,作为对照品。如有必要,用去离子水进一步稀释样品,并在两次稀释之间进行超声处理,以最大程度地减少纳米颗粒团聚。

所有分析均在珀金埃尔默(PerkinElmer)的NexION®电感耦合等离子体质谱仪上进行,该质谱仪上运行Syngistix™以用于ICP-MS软件。进行纳米颗粒分析时,使用Syngisitix纳米应用模块进行数据收集和处理。表2示出了进行TiO2纳米颗粒分析的NexION工作条件。

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实验结果

1示出了TiO2纳米颗粒(对照品)和三个样品的信号。这些图表清晰地显示了样品之间的差异:虽然TiO2纳米颗粒对照品显示出可重复的、均匀的粒度分布,但样品的纳米颗粒粒度分布更大,高达200nm。此外,同一类型的样品之间也存在差异,如样品AD所示。样品B和样品C不含大量TiO2纳米颗粒。

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下面的表3和表4,分别为A~E样品中的总Ti含量和TiO2纳米颗粒的尺寸和浓度。婴儿连体衣AB形成了有意思的对比:A含有的基本全是TiO2纳米颗粒,而B含有的基本都是其他形态的Ti离子。

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结论

本研究表明,SP-ICP-MS能够检测和测定纺织品中释放的TiO2纳米颗粒。使用SP-ICP-MS可以快速分析大量颗粒,能够提供单个颗粒的信息,克服了常规纳米颗粒分析技术的局限性。本研究结果表明,各个纺织产品都含有粒度和浓度不等的TiO2纳米颗粒。

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