專 題

題 目

兼具多功能性尼龍織物整理加工之

研究

指導老師：黃國賢

專題學生：黃睿詳

學 號：4960G020

班 級：四高四 A

e-mail：oak780308o@yahoo.com.tw

中華民國 100 年 3 月 25 日

兼具多功能性尼龍織物整理加工之研究

黃國賢 黃睿詳

崑山科技大學高分子材料系

摘要

本實驗利用鈦酸丁酯及正辛基三乙氧基矽烷經水解及聚縮合反應生成複合

溶膠，先對 Nylon 染色織物 (Ny)預處，然後再以含氟共聚物處理，並利用相關

儀器分析檢測複合溶膠及各種加工布之性質。經實驗結果顯示，當鈦酸丁酯添加

至 6.5%時，矽鈦溶膠具有最大之粒徑，經矽鈦溶膠預處之染色布(TS 系列)明顯

提升織物表面之粗糙度，再以含氟共聚物處理後(TSF 系列)，布表面會形成一層

連續性的疏水膜。另外當鈦酸丁酯添加至 7%時，TSF 加工布有較佳之撥水、撥

油接觸角、殺菌與抑菌性及抗紫外線功能，顯示出複合溶膠及氟共聚物二者在織

物表面形成的介面效應和協同增效作用。而在染色性方面，則顯示出 TSF 系列

加工布具有比 Ny 染色布更好染色堅牢度。

關鍵詞：鈦酸丁酯、含氟共聚物、接觸角、抗紫外線

一、前言

隨著紡織工業技術的發展和紡織品趨向高附價值化、環保化及多功能的方向

發展，前述產品歷年來是引導市場的主流產品，當奈米級超細粉末可以工業化生

產後高附加價值的紡織品將不斷的被推出，尤其對於有些產品，有時因與國家整

體經濟發展趨勢、人民生活水準的提升與要求及相關法律規範的健全息息相關，

可以預見抗菌、抗紫外線、遠紅外線、自潔性、抗靜電、吸濕排汗及阻燃等相關

紡織品之市場將會有驚人的發展，且將會吸引廣大之消費者。

為了達到多功能的目的，各種先進的、創新的技術被選用到紡織品整理中。

其中溶膠-凝膠技術是指金屬有機或無機化合物經過溶液、溶膠、凝膠而固化，

在經熱處理而成氧化物或其它化合物的方法作為濕化學製法治被材料的新途

徑，溶膠-凝膠的優點[1]：(1)反應溫度低，過程易於控制；(2)反應從溶液開始，

使得製備之材料能達到高度均勻性；(3)化學計量準確，易於改質，摻雜範圍廣；

(4)從同一原料出發，改變製程及可獲得不同產品，如粉末、薄膜、纖維等；(5)

製備過程中的雜質少；(6)工程簡單，不需要昂貴的設備，近年來，溶膠-凝膠技

術已經成為材料科學和工程研究的重要領域之一。

BarthlottNeinhuis 通過觀察植物葉表面的微觀結構，認為這種自清潔是由粗

糙表面上微米結構的乳突以及表面蠟狀物的存在共同引起的。研究結果表明超疏

水性表面[2]即在疏水性材料表面構建粗糙的奈米和微米結構[3]。對於影響表面

超疏水性能的主要因素還存在著不同的觀點。Hazlett 提出分形結構是超疏水表

面的最佳結構；Nakajima 等卻認為複雜的分形結構不是必要的，而不同等級粗

糙度卻是非常重要的；而 Ren 等提出決定超疏水表面的主要參數是粗糙表面上

與液體的實際接觸面積而不是粗糙度因數[2]。

近年來，由於臭氧層不斷遭到破壞[4]，它們具有極高的能量，長時間的照

射，會加速人體皮膚老化，引起皮膚病，甚至誘發皮膚癌等。因此，提高織物的

防紫外線輻射性能便顯得尤為重要[5]。紡織品在穿著過程中，會沾染很多汗液、

皮脂及其他人體分泌物，也被環境中的汙物所汙染，這些汙物是各種微生物繁殖

的良好環境。因此，在致病菌的繁殖和傳遞過程中，紡織品是個重要的媒體，研

究性能優異的抗菌材料對紡織品進行抗菌整理，能防止傳染病，保證人體安全健

康，提高人們的生活質量[6]。

1972 年，Fujishima 等發現了受光照的 TiO2表面能發生水的氧化還原反應，

從而開始了光催化反應的研究。實踐證明，對一些毒性大、生物難降解的有機汙

染物，利用 TiO2 的光生強氧化性，在常溫、常壓下可以將有機汙染物徹底氧化

為 H2O、CO2 等小分子物質[7]。

TiO2 是近年來迅速發展起來的一種無機抗菌料，具有活性高、自身穩定、無

毒、成本低、無汙染等優點，是目前應用最廣泛的奈米光催化材料，也是最具開

發前途的綠色環保型催化劑[8]，本身並非抗菌材料，在滅菌防汙過程中僅僅起

到光催化作用，而且還需要經過紫外光照射才能發揮光催化殺菌作用[9]，但是，

具有催化特性的 n–TiO2 的禁帶寬度為 3.2eV，光學活性僅限於紫外波段，導致其

直接利用太陽光進行光催化分解的效率較低[10]，它能吸收波長為 388nm 的紫外

線， 當顆粒小於 100nm 時，光吸收發生藍移，即吸收帶移向短波方向。因此，

奈米二氧化鈦在紫外範圍內有很強的吸收遮罩作用[11]。

粉狀 TiO2 作為光催化劑在實際應用中易失性、易凝聚、難回收而難以推廣，

因此 TiO2 的固定技術，成為極待解決的問題[12]，研究表明，金屬離子摻雜、表

面增敏和複合半導體等方法能提高 TiO2 的光催化活性[13]，針對這些問題，國內

外研究者發現通過 SiO2 負載，改性 TiO2 是其中一個較有效的方法。SiO2 具有好

的網路結構，不易聚集，在中性條件下或較高鹽條件下也有較好的穩定性，此外，

SiO2 摻雜還可以提高 TiO2 的光催化性能[14]，目前，製備 TiO2／SiO2 介孔複合

物大多採用同時水解金屬醇鹽的方法(稱作一步溶膠–凝膠法)，該法在水解的過

程中會產生許多 Ti–O–Si 鍵，當對預先製備的複合物薄膜進行熱處理時，TiO2

易轉變成品體，Ti–O–Si 鍵隨之發生斷裂，從而導致複合物中的孔遭到破壞，影

響催化效能[15]。

由於 SiO2 表面存在不飽和殘鍵以及不同鍵合狀態的矽氧結構，因此其表面

具有很高的活性[16]。二氧化矽薄膜具有極佳的耐熱性、剛性和良好的機械強

度，在製備疏水複合薄膜的過程中可作為首選的載體[17]，但經溶膠–凝膠法製

備出的 SiO2 薄膜，其膠粒表面存在大量的親水性–OH 基團，–OH 基團的存在使

薄膜易於吸附空氣中的水分，進而降低薄膜的質量和光學性能，更有甚者會引起

薄膜發生黴變。因此，提高 SiO2 薄膜的疏水性是提高其性能並推廣應用的有效

途徑[18]，SiO2 的表面改性就是利用一定的化學物質通過一定的工藝方法使其與

SiO2 表面上的羥基發生反應，消除或減少表面矽醇基的量，使產品由親水變為疏

水[19]。

二、 實驗

2-1 材料與藥品

1.正辛基三乙氧基硅烷(Triethoxy(octyl)silane，試藥級，ALDRICH)(OTES)

2.鹽酸(Hydrochloric Acid，試藥級，島久化學)

3.乙醇(Ethyl Alcohol(99.5﹪) ，試藥級，島久化學)

4.鈦酸四丁酯(Titanium(IV)n–butoxide，99%，試藥級，ACROS)

5.氨水(Ammonium Water，試藥級，島久化學)

6.酸性染料 C.I.Acid Red 97，總信染料化學有限公司

7.酸性染料均染劑(JINLEV NLANEW，JINTEX CORPORATION LTD)

8.氟共聚物：取自陳炯博先生所合成之藥劑[20]

9.尼龍織物：幅寬 65’，經密 166，緯密 108，碼重 198.65g，購自宏遠興業股份

有限公司

2-2 儀器設備

1.顯微傅立葉轉換紅外線光譜儀 (FT-IR，Bio-Red Digilab FTS-3000）

2.掃描式電子顯微鏡（FE-SEM，Jeol 5610）

3.靜態接觸角分析儀 ( CAM100，KSV INSTRUMENT)

4.雷射粒徑分析儀(Zetasizer Nano ZS90，Malvern)

5.紫外光可見光譜儀(UV/Vis spertrophotometer，Hitachi)

6.標準色差儀(MiniScanXE Plus/ColorFlex，4000s D/8°)

7.紅外線染色機（LA-650，Logic Art）

8.掃描探針顯微鏡(SPM，SPA300HV，SII)

2-3 實驗步驟

2-3-1.Nylon 織物染色

取 3%owf 之酸性染料溶於蒸餾水中，加入 1g/L 之均染劑，並以醋酸調 pH

為 4.5 左右，浴比為 1：15，先將尼龍織物置入內有染液之鋼瓶，再放入染色機，

並從室溫開始以 2℃/min 之速率升溫至 105℃下染色 45 分鐘，然後水洗烘乾。

2-3-2.矽鈦溶膠之製備

量取一定量無水乙醇、鈦酸四丁酯、0.1M 鹽酸溶液【乙醇：鹽酸溶液：鈦

酸丁酯之莫耳比=0.8：0.5：0.05】分別加入到 4 口反應瓶中，強烈攪拌，滴加完

後繼續攪拌 6 小時，另取 9%之正辛基三乙氧基硅烷逐漸滴加入上述溶液中，於

室溫下攪拌 12 小時，可以得到改質矽鈦溶膠，再以 0.01M 氨水溶液調 pH 值至

http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=6857887&loc=ec_rcs

7，以鈦酸丁酯為變數製成之溶膠以 TnS 表示之，其中 n 為 5.5 至 8.5。

2-3-3.Nylon 染色布之整理加工

取 10g 矽鈦溶膠加入 90g 乙醇均勻攪拌，將 15cm 正方 Nylon 染色布浸置於

上述稀釋液中，二浸二壓(壓吸率 80%)後，放入定型機烘乾，以 80℃×5min 預乾、

150℃×3min 熱焙。另取 20g 含氟共聚乳液加入 80g 蒸餾水均勻攪拌，將經矽鈦

溶膠預處後之 Nylon 染色布浸置於上述稀釋乳液中，二浸二壓(壓吸率 80%)後，

放入定型機烘乾，以 80℃×5min 預乾、150℃×3min 熱焙。

2-4 檢測與分析

1.特殊官能基檢測

使用 Micro–FTIR ， Digilab FTS–3000 型傅利葉轉換紅外線光譜分析儀進行掃

瞄；掃描次數為 32 次，解析度為 1cm-1，在通氮氣的環境下，掃描範圍為 400

至 4000cm-1。分別測定各樣品之吸收波長，列印出吸收光譜。

2.加工布表面形態觀察

將加工布取樣，黏著於導電膠帶，並固定於蒸鍍機載台，設定蒸鍍機，待壓力

至真空，進行蒸鍍，蒸鍍時間 180sec，蒸鍍後之加工布放置於 SEM 腔體內拍

攝。

3.溶膠粒徑檢測

為觀測溶膠的粒徑、表面電位，將溶膠稀釋到 1%後裝入石英 Cell 中，利用雷

射粒徑分析儀 Zetasizer Nano ZS90 型，依照操作程式，一種比例分析 4 次後平

均得該共聚物之平均粒徑。

4.加工布撥水撥油接觸角之檢測

利用 KSV INSTRUMENT CAM100 型靜態接觸角測量儀測量加工布之油、水的

接觸角。將加工布剪裁至適當大小，將其放置於檢測平臺，透過電腦計算與攝

影機拍攝水滴與油滴在棉織物表面上之情形與角度。

5.加工布抗紫外線之檢測

為瞭解經加工布的抗紫外光，透過 UV 光譜儀檢測加工布對 UV 光之吸收度。

將加工布剪裁適當大小將其置於夾具上檢測。檢測範圍為 200nm～400nm。

6.加工布耐水洗檢測(依 CNS 1494/L30271 A-1 法實施)

依 CNS 260 之規定為無添加劑之固體洗滌用肥皂。試片製作，在 100mm×40mm

之試片的表面上，置放二塊 50mm×40mm 鄰接排列之試驗布。其次以白棉線延

試片之四周粗縫固定。A-1 法之條件如下：

試驗種類 試驗液

鋼球(個) 試驗瓶容量

(ml)

溫度

(℃) 時間

(min) 肥皂(g/L) 液量(ml)

A-1 5 100 X 550±50 40±2 30

洗滌 10 次

7.染色性(色相與深度)

CIE LAB 是基於一種顏色不能同時既是綠又是紅，也不能同時既是藍又是黃的

理論而建立。所以，單一數值可用於描述紅/綠，黃/藍特徵。

CIE LAB 容差公式以標準為中心，然後給予個別

L＊

a＊b

＊數值，正負(＋/－)之誤差範圍。

ΔE=[(ΔL＊)2＋(Δa＊)2＋(Δb＊)2]1/2

ΔL＊

= L＊樣品－L＊標準 （明度差異，＋偏淺/－偏深）

Δa＊= a

＊樣品－a＊標準 （＋偏紅/－偏綠）

Δb＊= b

＊樣品－b＊標準 （＋偏黃/－偏藍）

均染性△ E（Evenness）：是指在同一染色布樣上取任兩點位置之色差。

均染性色差△ E（Evenness）值評價標準：（同一布樣上任取五點），詳細標準如

表 1，色差值越小表示越均染。

表 1 均染性色差標準

0~0.5：極輕微 0.5~1.5 輕微 1.5~3：小許

3~6：普通 6~12：大 12 以上：甚大

8.粗糙度

利用特製的微小探針，來偵測探針與樣品表面之間的某種交互作用，如穿隧電

流、原子力、磁力、近場電磁波等等，然後使用一個具有三軸位移的壓電陶瓷

掃描器，使探針在樣品表面做左右前後掃描（或樣品做掃描），並利用此掃描

器的垂直微調能力及迴饋電路，讓探針與樣品問的交互作用在掃描過程中維持

固定，此時兩者距離在數至數百 A°（10-10m）之間，而只要記錄掃描面上每點

的垂直微調距離，便能得到樣品表面的等交互作用圖像，這些資料便可用來推

導出樣品表面特性。

9.抗菌

依照日本纖維製品新機能評價協會(JAFET)之 JIS L1902：2008 法測式加工布對

金黃色葡萄球菌之抗菌效果，依照下列公式求出抑菌值、殺菌值。依據 JIS L1902

之說明，當抑菌活性值＞2.0 表示樣品有抗菌防臭效果，殺菌活性值＞0 表示樣

品有至菌效果。

三、 結果與討論

3–1 IR

圖 1 是 SiO2、TiO2 與複合溶膠之 IR 圖譜，由圖可以知道，除譜線 f 因其屬

於較純之 TiO2 外，其餘譜線在 2858 與 2925 cm–1 附近出現疏水基團–CH3 的吸收

峰及在 1390 與 1457 cm–1 附近出現–CH3 對稱和反對稱伸縮振動峰，這些吸收峰

的存在會使溶膠的表面能降低[21]，這是因為在鈦酸丁酯在水解過程中，並無法

完全水解聚縮合成 TiO2，致複合材中仍具有前述基團，故在複合時一方面引入

疏水甲基；另方面由於羥基的間之聚縮合導致其數量減少，故會使溶膠獲得較好

的疏水性能[22]；同時發現在 1080 cm–1 之 Si–O–Si 之強吸收帶亦沒有。相反的，

除譜線 g 是純的 SiO2 溶膠外，其餘譜線分別在 900～400 cm–1 有 Ti–O 鍵的特徵

吸收峰，及 650cm–1～420cm–1 屬於 Ti–O–Ti 鍵伸縮振動吸收峰，這與過去之研

究報告相符[23-24]；另外在 1069 和 910cm–1 是 Ti–O–Si 鍵的對稱和反對稱伸縮

振動吸收峰，這是該類複合材之另一個特徵吸收峰，這與 Zhang 等人的研究結果

一致，說明 Ti 原子進入 SiO2 四面體結構中[25]，由 FT–IR 結果表明溶膠–凝膠

兩步水解法製備過程中 TiO2 與 SiO2 發生了鍵合作用，生成了 TiO2／SiO2 分子複

合材料。

3–2 粒徑分析

由圖 2 可知，溶膠的粒徑均在 230~310nm 測得的平均粒徑分別為 231.8nm、

307.1nm、286.2nm、275.9nm 和 276.7nm 說明粒徑大小非常均勻，隨著 TNBT 含

量的增加，粒徑先增大後減小，原因是縮聚合反應所製得的凝膠，為使溶膠能應

用於織物上，故再加入氨水溶液一方面將其調至中性，另一方面氨水的加入亦可

進一步發生水解聚縮合反應，而氨水的填加量是隋著 TNBT 量之增加而增加，

當加入較高濃度之氨水，會促進水解及縮合反應，因此較高之氨水濃度，造成較

快的反應動力，其反應中間物 Si(OC2H5)4–x 雖會增加較快，然而當其達到過飽合

區域其反應中間物之消耗也相對變快，因此所形成之核點數目相對減少，所以最

終會形成較大的粒徑[26]。換句話說，所合成之二氧化矽粒子其粒徑會隨氨水濃

度的增加而增加。但當 TNBT 填加量超過 6.5%時，氨水的填加量亦會過多，致

使先前形成之凝膠又被溶解而形成錯離子[27]，因此造成粒徑之下降。當加至 8%

時，粒徑之變化已趨緩。

3–3 DFM 分析

由圖 3a、3b 可以看出，未經溶膠預處過的染色布平均粗糙度在 49nm 左右，

而以矽鈦溶膠預處過之染色布其表面平均粗糙度在 165 nm 左右。由此可以知

道，以矽鈦溶膠預處後，加工布表面粗糙度會增加。Si 的添加導致水解生成的

Ti–OH 鍵的增多，因而引起粒徑的長大和堆積體的增多，其次，可能是 SiO2 在

TiO2 粒子之間起了“連接頸”的作用，將部分 TiO2 粒子連接在一起，從而導致

較大島型堆積體的出現[28]。這種粗糙不平的表面將極大地增大催化劑的有效比

表面積，既可使反應物的吸附量大大增加，也可使紫外光在表面上經過多次反

射，提高光的利用率，有利於光催化反應進行[29]。

圖 3c 是將預處過之染色布再以氟共聚物處理，由圖可以看出氟共聚物被嵌

在布表面之 TiO2–SiO2 複合溶膠上或染色布表面的間隙，並在布表面形成一層

膜，掩蓋了溶膠之顆粒的實際尺寸[30]，因而降低表面的粗糙度。由過去的研究

報告知，要提高織物之撥水撥油性，須具備兩個條件：一為織物表面粗糙度須增

加；另一為織物表面須有疏水性的構造，顯然經本實驗加工後，織物會同時兼具

上述之構造進而增加織物表面的撥水撥油性。

3–4 SEM 分析

加工布的 SEM 如圖 4，由圖 4a 可以看出，纖維表面平滑，而經複合溶膠預

處後之加工布表面如圖 4b，可以看出纖維表面有分散均勻的固著物，此現象可

以提高織物表面的粗糙度，如再經含氟共聚物處理後織物的 SEM 如圖 4c，由圖

可以看出原先在纖維表面上之奈米顆粒已被一層共聚物包覆，且原有奈米顆粒間

之空隙亦附著了共聚物，進而形成一連續性的薄膜，這有助於織物表面粗糙度之

降低。

3–5 接觸角分析

可以用靜態接觸角和動態滾動角來表徵塗層的超疏水性。一般情況下，水滴

在塗層表面接觸角越大，滾動角越小，塗層的超疏水性越好[31]。

從圖 5 可知，隨著 TNBT 的增加，接觸角會逐漸的上升，由 Wenzel 模型可

知，材料表面的潤濕性能是由表面的化學組成和微觀幾何結構共同決定，粗糙結

構可以提高疏水表面的疏水性[32]，溶膠的疏水性與布表面粗糙度和溶膠本身的

化學性質直接相關。Akira Nakajima 等人報告指出了溶膠的表面形貌和疏水性的

關係，認為表面粗糙度增加則溶膠的疏水性增加，而溶膠的透光性下降。Tsutomu

Minami 等人認為，多孔材料的孔中包含空氣時表現為疏水，而包含水時表現為

親水[33]，TiO2 納米微粒的存在顯著增強了含氟聚合物塗層的疏水性能。納米複

合聚合物塗層表面平滑，由圖 5 可見，納米複合聚合物塗層其表面平均粗糙度僅

為 165nm，塗層中有細小的島狀物。而在經含氟聚合物的塗層約 138nm，含氟聚

合物的加入改變了塗層的表面形貌，有效彌補了塗層的缺陷。納米 TiO2，與含

氟成分二者存在協同作用，增強了疏水效果[34]。

當 TNBT 為 8%時，接觸角會開始下降，此乃因反應會較不完全且分散不均。

經水洗後，接觸角都明顯的下降，水洗會洗去部分黏附在織物表面的單體和聚合

物，另外，水洗後織物雖經清水洗滌，仍會殘留少量表面活性劑，也可能會造成

織物表面親水性增加[35]。

3–6 抗 UV 分析

奈米 TiO2 對波長在 325～375nm 之間的紫外線都有特別強的吸收太陽光穿

透大氣輻射到地面的紫外線按照波長可分為 3 個波段：UVA、UVB 和 UVC[36]。

在圖 6 中，經處理過之織物其對紫外光中之 UVA 部份波段有明顯的吸收，

在整個紫外光波段之吸收性較空白布佳，這只要是因為織物經溶膠整理後其表面

形成一層致密的薄膜，在一定程度上阻礙了紫外線的透入，對紫外線產生一定的

屏蔽作用[37]。另外會產生此種效果主要是因為複合溶膠中含有奈米級的 TiO2

溶膠粒子這種粒子具有特殊的電子結構，由 1 個滿價帶和 1 個空導帶來表徵，其

禁帶寬度(也稱帶隙，Eg)為 3.2eV，相當於波長為 387.5nm 的光子能量。當有波

長小於或等於 387.5nm 大小能量的光子射入奈米 TiO2 時，就會有 1 個電子被從

價帶激發到導帶，留下一個空穴 h+在價帶中，形成負電子(e–)和空穴(h+)兩種載

流體。因此，奈米級的 TiO2 在紫外線範圍內有很強的吸收屏蔽作用[38]。其次，

由圖 6 可以看出織物之抗紫外線效果隨著複合溶膠中鈦酸丁酯量之增加而提

升，但如鈦酸丁酯量過多將會導致反應不完全且分散不均，故使其抗紫外線效果

因而下降。另外在對人體危害較大之 UVB(280～315nm)和 UVC(200～280nm)波

段，複合溶膠中 TiO2 溶膠的比例越大，加工後織物的紫外光吸收度亦越高。

矽鈦溶膠加工後的染色布再經含氟共聚物加工，由圖 7 可以看出隨著 TiO2

含量的增多，加工布對紫外光的吸收逐漸增大。一般，光催化反應速率與光吸收

強度成比例， 經含氟共聚物加工後增強光催化活性，部分原因是 UV 區的吸收

加強。矽鈦溶膠加工後的染色布再經含氟共聚物加工的吸收會沿長波方向移動，

說明含氟共聚物加工後使矽鈦溶膠中 TiO2 的帶隙能減小[39]。

TiO2 由於其粒徑分佈特點，通過吸收和散射紫外線來降低紫外線透過率。經

含氟共聚物加工後，織物防紫外線效果和拒水效果都較單獨使用矽鈦溶膠加工時

好，這是由於 TiO2 的獨特幾何形狀與尺寸效應，在織物表面形成互補的介面效

果，由於二者在織物表面形成的介面效應和協同增效作用，對紫外線有一定的反

射作用[40]。

3–7 抗菌分析

由表 2 可知，Nylon 染色布與經 T8S 鈦溶膠預處的染色布殺菌活性值都＜0，

且 Nylon 染色布的抑菌活性值比經 T8S 矽鈦溶膠預處的染色布高，原因是 SiO2

在一定程度上阻礙了金屬離子的溶出，從而減少了與細菌的接觸，降低了其抑菌

效果[41]，經 T8SF 矽鈦溶膠預處在經含氟共聚物處理的染色布其殺菌活性值、

抑菌活性值都遠高於 Nylon 染色布與經 T8S 矽鈦溶膠預處的染色布，原因是當

T8S 矽鈦溶膠中游離出來的鈦離子接觸細菌體時，與其蛋白酶結合使其失去活性

而將細菌殺死、含氟共聚物在織物表面形成的一成疏水膜阻止了營養物質向細胞

體內運輸，從而達到抗菌效果[42]。

3–8 染色性

由表 3 可知，無論有無經溶凝膠預處之加工布皆比單染色布顏色深，但如有

經溶凝膠預處之加工布(TSF 系列)皆比染色布經氟共聚物後處理者略淺，且隨著

TTB 的增加，顏色變亮，K/S 會逐漸下降，△E 值介於 0.12～1.65 之間，顯示加

工前後布之染色均勻，在可接受的範圍之內，總體來說，當複合溶凝膠預先在染

織物表面形成一粗糙之乳白色薄膜後，雖然對接觸角之提升是有利的，但由於薄

膜是乳白色；加上溶凝膠中含有乙醇，故在加工時會將織物上的染料部份析出，

而使加工後的織物顏色變淺。當加工織物經水洗後，由於部份未完全固著之氟共

聚物被洗除，所以織物之 K/S 值又會下降，然而如同未水洗前之趨勢，經氟共聚

物處理過之染織物，其 K/S 值皆比單染織物高，一般通過氟樹脂整理後會使織物

表觀色澤增深，這是因為氟樹脂具有低折射率的關係[43-45]。

將原布與不同比例之加工布進行耐水洗堅牢度測試，由表 3 結果得知，各織

物之耐水洗堅牢度評級，變褪色評級大致達 3 級，其中純氟共聚物的變褪色為 4

級， T6.5SF 與 T7SF 的變褪色為 3-4 級，僅以含氟共聚物加工之染織物比經溶膠

預處再經含氟共聚物處理後染色堅牢度優異，原因是經溶膠預處後由於溶劑是乙

醇會使染織物產生剝色，複合溶膠隨著含量的增加，剝色越嚴重，再經含氟共聚

物處理後能使染織物具有增深的效果。

四、 結論

本研究將 Nylon 染色織物經矽鈦溶膠預處後再經含氟共聚物處理，改變鈦酸

丁酯添加量，探討其對加工布相關性質之影響，經實驗結果可以得到底下幾點結

論：

1. 當鈦酸丁酯添加至 6.5%時，矽鈦溶膠有最大之粒徑，再繼續添加到 7%，便

有下滑的趨勢，當加至 8%時，粒徑之變化已趨緩。

2. 經矽鈦溶膠預處之染色布明顯提升染色織物的表面平均粗糙度，再以含氟共

聚物處理後布表面形成一層疏水膜，並掩蓋了溶膠顆粒的實際尺寸。

3. 當鈦酸丁酯添加至 7%時，有較佳之撥水及撥油接觸角。

4. 染色加工布之抑菌性排列為 TSF＞Ny＞TS

5. 當鈦酸丁酯添加至 8%時，TSF 加工布具有較高的紫外線吸收，二者在織物

表面形成的介面效應和協同增效作用。

6. 加工布在染色性方面 TSF 則比 Ny 具有更佳之染色堅牢度。

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六、圖與表

圖1 不同TNBT添加的矽鈦溶膠粉體之紅外吸收光譜

a. T5.5S b. T6.5S c. T7S d. T8S e. T8.5S f.T8.5S0 g. T0S

圖 2 TNBT 添加對溶膠平均粒徑之影響

圖 3 各加工布 DFM 檢測

a：Nylon 染色布

b：Nylon 染色布以 T8S 溶膠預處理

c：b 再以氟共聚物處理

圖4：各加工布之SEM

符號如圖3所示

圖 5 TNBT 含量對加工布接觸角之影響

Water， Oil(未水洗)

Water， Oil(水洗後)

註：Nylon 染色布僅經氟共聚物處理後之接觸角為：

水洗前：水接觸角 142°，油接觸角 98°

水洗後：水接觸角 139°，油接觸角 90°

圖 6 經不同比例複合溶膠預處後對加工布抗紫外線的影響

a.Ny b.T5.5S c.T6.5S d.T7S e.T8S f.T8.5S。

圖 7 經預處後之染色布再經含氟共聚物處理對加工布抗紫外線的影響

a.F b.T5.5SF c.T6.5SF d.T7SF e.T8SF f.T8.5SF。

表 2 各加工布之抗菌性

試驗項目 試驗結果

A B C

金黃色葡萄球菌 抑菌活性值 2.3 0.2 5.7

殺菌活性值 ＜0 ＜0 3.1

A：Ny 染色布 B：T8S 矽鈦溶膠預處的染色布

C：B 再經含氟共聚物處理的染色布

表 3 水洗前各加工布之染色性

1 Ny 染色布僅以含氟共聚物處理

加工項目

樣品

染色性

L a b △E K/S 變褪色

水洗前

Ny 43.90 32.78 5.29 --- 4.71

---

F1

-3.99 2.43 0.90 0.81 7.21

T5.5SF -2.15 2.91 0.78 0.92 6.45

T6.5SF -1.82 1.38 0.48 0.46 5.96

T7SF 0.09 0.16 0.64 0.68 5.97

T8SF -1.93 1.61 1.17 0.63 6.10

T8.5SF -1.53 2.37 1.25 1.34 6.00

水洗後

Ny 6.64 -4.72 0.53 0.98 2.67 4

F1 0.95 -1.93 0.83 0.45 4.28 4

T5.5SF 2.76 -2.68 0.85 0.12 3.67 3

T6.5SF 2.66 -4.44 0.97 0.79 3.55 3-4

T7SF 2.66 -2.78 1.51 1.31 3.71 3-4

T8SF 4.42 -4.54 0.96 0.9 3.13 3

T8.5SF 3.55 -3.55 1.29 0.57 3.43 3