Báo cáo Tổng hợp kết quả Đề tài khoa học kĩ thuật 2010

lượng tử cho phép kiểm soát “các hằng số” của vật liệu, như được biểu diễn ở sự dịch chuyển màu xanh của quang phổ của các hạt nano. Vật liệu nano sẽ tìm thấy ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Đã có một số sản phẩm trên thị trường như dầu chống rám nắng có chứa các hạt nano hấp thụ tia cực tím và kính đeo mắt có lớp tráng nano chống xước. Trong vòng 10 tới 20 năm vật liệu nano có thể tạo ra các thành phần sống còn cho các linh kiện điện tử nano dựa trên hiệu ứng lượng tử như hiện tượng siêu từ. Trong khi đó công nghệ vật liệu nano được mong đợi phát triển hơn theo hướng công nghệ nano phân tử. Công nghệ Nano là công nghệ nổi bật đang được ứng dụng trong ngành dệt. Công việc nghiên cứu và phát triển ứng dụng đang tiến triển trên khắp thế giới, từng bước thử nghiệm sản xuất các mặt hàng dệt cao cấp bằng cách trực tiếp biến tính cấu trúc xơ sợi hoặc bằng con đường phối hợp các phân tử Nano trong công đoạn xử lý hoàn tất. Theo báo cáo nghiên cứu về thị trường của tổ chức Lux Research (Mỹ) xuất bản năm 2008, dự đoán doanh thu của thị trường thế giới các sản phẩm ứng dụng từ công nghệ nano sẽ tăng từ 147 tỷ đô la Mỹ năm 2007 lên khoảng 3 ngàn tỷ đô la Mỹ năm 2015 với tỷ lệ tăng bình quân hàng năm là 46%, trong đó các sản phẩm ứng dụng trong công nghệ vật liệu và công nghệ sản xuất từ 97 tỷ đô la Mỹ lên 1.700 tỷ đô la Mỹ, các sản phẩm ứng dụng trong lĩnh vực điện tử từ 35 tỷ đô la Mỹ lên khoảng 970 tỷ đô la Mỹ, các sản phẩm ứng dụng trong lĩnh vực y tế từ 15 tỷ đô la Mỹ lên khoảng 310 tỷ đô la Mỹ. Thị trường tiềm năng các sản phẩm ứng dụng 16 từ công nghệ nano vào năm 2015 sẽ chiếm khoảng 5% tổng sản phẩm của thế giới hay 15% thị trường sản phẩm công nghiệp toàn cầu. Trên thế giới các quốc gia đi đầu trong việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano như Mỹ, Đức, Thụy sỹ, Nhật, Hàn Quốc, Trung quốcTrong đó Đức là một trong những quốc gia đứng đầu thế giới về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano (kinh phí nghiên cứu và phát triển công nghệ nano năm 2007 là 4,7 tỷ euro với lực lượng lao động 63 ngàn người, và 750 công ty). II/ Ứng dụng công nghệ Nano trong hoàn tất cao cấp hàng dệt 1/. Công nghệ Nano trong dệt may: Ứng dụng của công nghệ Nano trong hoàn tất dệt may đã tạo ra những phương pháp hoàn tất mới cũng như kĩ thuật sản xuất mới. Đặc biệt trong quá trình hoàn tất hoá học, quy trình dễ điều khiển hơn và chất lượng hoàn hảo hơn. 1.1 Ứng dụng công nghệ nano cho sản phẩm sợi: Sợi composit có cấu trúc Nano chính là ứng dụng ban đầu về công nghệ nano: - Sợi Nano cacbon và hạt Nano cacbon - Sợi Nano cácbon và hạt Nano than đen là những vật liệu phụ gia cấu trúc Nano được sử dụng nhiều nhất. Sợi Nano cacbon có thể nâng cao độ bền đứt của sợi composit một cách rất hiệu quả do đạt được tỉ lệ pha trộn cao, trong khi đó các hạt Nano than đen nâng cao được cảm giác sờ tay và độ bền ma sát. Cả hai loại Nano này đều có tính dẫn điện và bền với hóa chất. - Hạt Nano đất sét: Các hạt Nano hay các vảy nano đất sét được tạo ra từ một số loại muối nhôm silicat ngậm nước. Các hạt này có tính cách điện, cách nhiệt, bền hóa chất và khả năng ngăn ngừa tia UV. Vì vậy sợi composit được bổ sung các hạt Nano đất sét sẽ có khả năng chống cháy, chống tia UV và chống ăn mòn. - Hạt Nano oxit kim loại: Các hạt Nano TiO2, Al2O3, ZnO và MgO là nhóm các oxit kim loại có khả năng xúc tác quang hóa, dẫn điện, hấp thụ tia UV, oxi hóa 17 quang học chống lại các tác động sinh học và hóa học. Những nghiên cứu chuyên sâu đã tập trung cho việc xử lý chống khuẩn, tự làm sạch và ngăn ngừa tia UV đối với cả trang thiết bị quân sự và các sản phẩm bảo vệ sức khỏe bằng việc sử dụng các hạt oxit kim loại. Xơ nylon được bổ sung các hạt Nano ZnO có thể nâng cao đặc tính ngăn ngừa tia UV và cũng giảm được hiện tượng tĩnh điện. Xử lý với hỗn hợp Nano TiO2/MgO có thể nâng cao tính khử trùng của xơ composit. - Nano cacbon hình ống: Nano cacbon hình ống (CNT) là một trong số những dạng cấu tạo Nano có nhiều triển vọng. Độ bền cao hơn nhưng độ dẫn điện lại kém hơn so với các hạt Nano cacbon. Nói chung CNT được chia thành 2 loại: ống các bon một lớp (SWNT) và ống các bon nhiều lớp (MWNT). Những ứng dụng của CNT là xơ sợi composit dẫn điện và có độ bền cao, thiết bị lưu trữ và chuyển đổi năng lượng, cảm biến, làm mực in. - Cấu trúc bọt Nano tạo lỗ trống: Sử dụng các chất phụ gia Nano là một trong những phương pháp thông dụng nhất để sản xuất sợi Nano composit. Một cách xử lý khác đó là tạo ra những lỗ trống kích cỡ Nano trong mạng cấu trúc polyme. Một khối lượng lỗ trống kích cỡ Nano trong vật liệu đã làm cho vật liệu đó nhẹ hơn, cách nhiệt tốt, chống nứt gẫy mà không bị ảnh hưởng đến độ bền cơ lý. ứng dụng rất hiệu quả của công nghệ này là sử dụng các thành phần chức năng đưa vào bên trong những lỗ trống kích cỡ Nano. Xơ có lỗ trống Nano có thể được coi là sản phẩm composit cao cấp được dùng làm dụng cụ thể thao và vật liệu du hành vũ trụ. - Nano-Dry: Xử lý hoàn tất nâng cao tính hút nước cho sợi tổng hợp. Công nghệ giúp cải thiện đặc tính hút ẩm của sợi nylon và polyeste, làm cho chúng có tính hút nước. Đó là chất hoàn tất cho trên 50 lần giặt là. Lĩnh vực áp dụng chính là quần áo thể thao và quần áo lót bằng sợi polyeste và sợi nylon vì chúng yêu cầu phải thấm mồ hôi. Một cách xử lí khác là xây dựng một mạng lưới phân tử ba chiều bao quanh sợi (tức là cấu trúc Nano-Net) được gọi là Nano-dry. - Nano-Touch: Tạo ra sự kết hợp tối đa của sợi tổng hợp và bông. Công nghệ hoàn tất này tạo ra một lớp cellulozơ bền phủ lên bề mặt xơ tổng hợp. Vỏ bọc cellulozơ và lõi tổng hợp cùng nhau tạo thành một cấu trúc đồng tâm, có tác dụng làm giảm những hạn chế của sợi tổng hợp như là tĩnh điện, cảm giác sờ 18 tay không tự nhiên và độ sáng bóng. Nó có thể bền với sau 50 lần giặt là. Công nghệ Nano-Touch, công nghệ hoàn tất được mong đợi để làm tăng trở lại nhu cầu dùng sợi tổng hợp vi mảnh, bao gồm sợi crếp, vải the và nhiễu, và mang lại khả năng phục hồi những mặt hàng này. - Sợi xenlulô bao bọc sợi tổng hợp và nylon siêu mịn, độ săn cao. Trong khi sợi bông thường xe trong khoảng Ne5 đến Ne120 (bông xơ dài), thì công nghệ Nano-Touch đã mở ra một lĩnh vực hoàn toàn mới cho việc sử dụng sợi polyeste hay nylon chi số Ne300 hay Ne500 thậm chí tới Ne1000. Bởi vì bông là khó xe chặt, việc sử dụng bị hạn chế đối với vải crếp hay voan cho đồ mùa hè. Tuy nhiên, khoảng sử dụng sẽ được đa dạng hóa, từ chỗ được bao phủ polyeste xe chặt bao gồm vải crếp, đến chỗ siêu chặt như vải the, nhiễu đơn và nhiễu đôi. Mặc dù có sự thay đổi độ xe chặt và kiểu dệt thoi sợi tổng hợp polyeste, sợi giả tơ tằm đã bị giảm một phần trong thị trường, sự giảm nhu cầu sử dụng vì đặc tính không thấm nước, cảm giác và trông không tự nhiên, có độ tĩnh điện cao. Công nghệ Nano-Touch mở rộng tính ưu việt nhằm tăng sự hồi phục của vật liệu dệt này. - Sợi xenlulô bao phủ acrylic siêu nhẹ: Lực hút tĩnh điện của sợi acrylic là khoảng 1.17 đến 1.40, còn bông là 1.54. Công nghệ Nano-Touch sẽ mở ra thuận lợi cho việc sử dụng sợi xenlulô, cung cấp loại sợi xenlulô bao phủ acrylic siêu nhẹ. Nhược điểm lớn nhất của sợi acrylic là thấm nước kém, tĩnh điện cao cũng như một vài sợi nhân tạo khác, cảm giác sờ tay hơi nhũn nhẽo và dính tay. Công nghệ Nano-Touch đã đưa ra giải pháp khắc phục các vấn đề này. Vải bông thấm mồ hôi có một sự thay đổi về trọng lượng và thậm chí càng nặng hơn khi nó ẩm và thoát ẩm cực kỳ chậm. Việc sử dụng nhiều hơn sợi acrylic theo công nghệ Nano-Touch sẽ đồng thời làm tăng đặc tính được ưa chuộng của cả 2 loại acrylic và bông, mở ra một trang mới cho các loại sợi xenlulô siêu nhẹ. 1.2 Ứng dụng công nghệ nano cho sản phẩm vải: + Nano-care: think-carefree - Siêu chống thấm nước, dầu và vết ố bẩn - Chống nhăn 19 - Bảo quản như mới - Vải thông thoáng, dễ thở (breathable fabric) - Dễ bảo quản - Chất lượng lâu bền + Nano-dry: - Bôi trơn, tăng khả năng thấm hút - Giữ được sự thông thoáng - Bảo quản như mới - Chất lượng lâu bền + Nano- pel: (chống bẩn) - Siêu chống thấm nước, dầu và vết ố bẩn - Chống nhăn - Bảo quản như mới - Vải thông thoáng, dễ thở (breathable fabric) - Dễ bảo quản - Chất lượng lâu bền + Nano-touch: - Siêu mịn đối với vải có thành phần pha trộn - Chất lượng lâu bền - Cotton sang trọng (luxurious cotton-like hand) - Dễ bảo quản + Hàng dệt cotton UV với lớp phủ nano bạc (nano silver – phần tử bạc nhỏ ở cấp độ nano): lớp phủ nano bạc tạo ra 1 lớp siêu mỏng và vô hình trên bề mặt vải dệt, cách ly và chống thấm nước, dầu hay chất bẩn. + Kháng khuẩn: Những hạt Nano-silver (Nano-bạc - phần tử bạc nhỏ ở cấp độ nano) chiếm 1 khu vực bề mặt rất lớn, vì vậy giúp tăng tác động của chúng lên vi khuẩn hay các loại nấm, và cải thiện đáng kể hiệu quả diệt khuẩn và nấm. + Vải dệt thông minh: 20 - Những mặt hàng vải dễ thoát mồ hôi và mát mẻ: ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn bằng việc giải phóng chất chống vi khuẩn hay hấp thu mùi hương - Bảo vệ khỏi tác động môi trường - Bảo vệ khỏi bức xạ UV - Những vật liệu dệt may với công nghệ vi hệ thống hay công nghệ ứng dụng điện tử - Những vật liệu có thể tự động điều chỉnh tính năng của chúng theo những tác động bên trong hay bên ngoài. 1.3 Những khuynh hướng trong tương lai: Việc áp dụng một lớp keo hydratcacbon cho vải cũng cung cấp một cơ hội khi đồng thời hoàn tất vải với những thành phần phụ trợ thêm vào để có ràng buộc lâu bền cho vải. Bằng cách này, màng bao hydratcacbon hoạt động như một chất kết dính để truyền đạt độ bền cho những thành phần phụ trợ không quan trọng được đồng áp dụng với lớp màng hoàn thành. Ngoài ra, các phụ trợ có thể được xử lý hữu hiệu hydratcacbon và có thể được đưa vào trong quá trình sản xuất sau khi ứng dụng các lớp màng bao hydratcacbon. Trong cả hai phương pháp, vải ban đầu được tăng thêm một số thuộc tính mà không thể có được nếu không sử dụng các lớp màng bao. Một số ví dụ của các thành phần phụ trợ bao gồm các hợp chất hấp thụ tia hồng ngoại như cacbon màu đen, nhựa kitin hoặc những chất màu khác hấp thụ tia hồng ngoại có thể được kết dính cố định lên vải để giảm thiểu sự dò tìm từ các thiết bị quan sát ban đêm. Nói chung, vùng hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng 1000-1200 nm. Vải được xử lý với một lớp màng bao có chứa vật liệu hấp thụ tia hồng ngoại sẽ có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại cũng như các tính chất khác mang lại lợi ích cho vật liệu có màng bao tính chất đó; trong các ứng dụng quân đội, vải có thể được quan tâm đặc biệt. Tương tự như vậy, hợp chất chắn tia cực tím có thể được kết hợp để bảo vệ vải nguyên liệu hoặc người mặc của hàng may mặc chống 21 tia cực tím. Sắc tố màu hoặc thuốc nhuộm có thể được đưa vào lớp ngoài. Những chất keo từ tính có thể được sử dụng trong màng bao để cung cấp khả năng bảo quản các tính chất của vải. Các tác nhân sinh học (ví dụ như đuổi côn trùng, kháng sinh và dược phẩm)là những ví dụ điển hình. Những hỗn hợp hấp thụ mùi (odorabsorbing) và những chất làm trung hòa (Ví dụ như than hoạt tính hoặc cyclodextrins) hoặc, ví dụ khác, tỏa hương thơm trong khi sử dụng là một trong những mong muốn trong ngành thời trang đã rất lâu,cũng có thể áp dụng liên kết hydrolysable. Những hóa chất làm chậm bắt lửa và những chất chống tĩnh điện có thể kết hợp vào màng bao rất tốt. Sự kết hợp của Nano-Wrap với màng bao hóa học mới, khi áp dụng cho hàng dệt may, tạo ra nhiều cơ hội tốt. Tương lai rất có tiềm năng phát triển. 2. Các công nghệ xử lý hoàn tất vải phổ biến đang được ứng dụng Công nghệ Nano không chỉ được áp dụng để tạo ra những sản phẩm xơ composit đa chức năng mà còn thúc đẩy cải tiến những hợp chất hoàn tất hoá học. Ví dụ quy trình tổng hợp để tạo ra nhũ tương có kích cỡ Nano, khi chúng được ứng dụng vào các mặt hàng dệt sẽ thu được hiệu quả triệt để hơn, đều hơn và công nghệ xử lý chính xác hơn. Các chất hoàn tất có thể được phân tán vào các mixel (mao mạch) có kích cỡ Nano, tạo thành dạng hoà tan Nano hay được bao bọc trong các nang Nano do đó có thể bám vào cấu trúc vật liệu dệt đều hơn. Những chất hoàn tất cải tiến này đã tạo ra một hiệu quả chưa từng thấy trong việc xử lý cao cấp hàng dệt như chống loang màu, hút ẩm, chống tĩnh điện, chống nhàu và ổn định kích thước Sự khác biệt giữa các hợp chất xử lý hoàn tất dạng Nano và dạng thông thường là ở chỗ; các hạt hoàn tất Nano cho độ bền liên kết là đáng kể, liên kết có thể là trực tiếp với xơ, hoặc qua lại giữa hoá chất và xơ trong khi các hợp chất thông thường phải sử dụng chất kết dính, tạo màng trên bề mặt xơ vì vậy cho cảm giác sờ tay, sự thay đổi ánh màu của vật liệu nền sẽ khác nhau. 22 2.1 Nano-care: Hoàn tất dễ chăm sóc, chịu được sau 50 lần giặt. Công nghệ này mang lại cho vải khả năng chống nhàu, phòng co, có đặc tính kháng nước và kháng bẩn, đối với vải xenlulo ví dụ như vải bông hay lanh. Vấn đề xử lý dễ chăm sóc, một trong những bước hàng đầu của phương pháp xử lý mang lại sự chống nhàu và phòng co. Công nghệ Nano-Care chịu được sau hơn 50 lần giặt. 2.2 Nano-Pel: Công nghệ hoàn tất chống thấm nước và kháng dầu cao Việc ứng dụng công nghệ Nano này để xử lý chống thấm nước và kháng dầu có hiệu quả cho những xơ thiên nhiên như bông, lanh, len, tơ tằm cũng như các xơ tổng hợp như polyeste, nylon và acrylic. Đối với xơ thiên nhiên, hiệu năng chống thấm nước và kháng dầu không thể mong cao tuyệt đối được. Công nghệ Nano-Pel bông chịu được sau 50 lần giặt là. Nó có thể chịu được 20 lần giặt khô đối với vải len và lanh, một nét khác biệt trái ngược với phương pháp thông thường là rất thấp với bất kể tính bền nào. Việc áp dụng công nghệ Nano-Pel trong sản xuất thương mại hóa ở Mỹ dần dần được mở rộng tới lĩnh vực đồ nội thất, đồ bọc (đệm giường), quần áo ở nhà (tạp dề). Nano-Pel và Nano-Care tạo tính chống thấm nước và chống thấm dầu cho các chất nền mà không ảnh hưởng xấu đến các đặc tính mong muốn khác của chất nền, chẳng hạn như cảm giác sờ tay mềm mại (sự cảm nhận bằng xúc giác ) và độ thoáng khí . 2.3 Nano-Press: Tính ổn định kích thước bền vững cho bông 100% Nhược điểm lớn nhất trong xử lý ổn định kích thước theo công nghệ truyền thống cho vải 100% cotton là làm giảm cường lực, đặc biệt là theo chiều ngang có thể giảm từ 35% đến 60%. Nano-Press duy trì độ bền ngang và dọc xấp xỉ độ bền của vải chưa xử lý, thậm chí còn có một chút bền hơn. Tuy nhiên một trong những mặt hạn chế của các phương pháp cổ truyền là độ bền mài mòn uốn cực thấp làm cho các đường gấu của quầnvải bông dễ bị mòn xơ lại có thể được cải thiện đáng kể gấp 7 lần vải không được xử lý. Mặc dầu nó tốt hơn các phương pháp cổ truyền 23 ở chỗ là ít giảm độ bền dọc và ngang của vải hơn, Nano-Press có tính cách mạng ở chỗ nó mở ra một cánh cửa trước kia bị đóng kín cho ổn định kích thước của vải bông mỏng thông qua phục hồi đáng kể độ bền mài mòn, uốn từ chỗ gần như không có. 3. Cơ chế - Quy trình xử lý chống thấm, chống bám bẩn bằngcông nghệ nano: 3.1 Cơ chế: 3.1.1 Cơ chế không thấm nước (của lá sen): Hình 2. Cơ chế chống thấm (của lá sen) Nhìn gần bề mặt của 1 lá sen cho ta thấy lý do tại sao rất nhiều vật liệu trong tự nhiên đặc biệt có tính chống thấm hay kị nước. Cận cảnh của 1 lá sen, 1 ví dụ về loại cây siêu chống thấm (hình thứ 2). Sự thô ráp của bề mặt lá được tạo ra do những ”bướu” hay u lồi (bumps) cùng tồn tại chung với nhau trên lá. Mỗi bướu này rộng khoảng 10µm, trên bướu có những đường ống/rãnh rỗng (hollow channels) đường kính 1 µm. Toàn bộ bề mặt được bao phủ bởi 1 lớp sáp khiến nó trở nên chống thấm. Khả năng chống thấm của lá còn được nâng cao nhờ vào bề mặt thô ráp của nó. Ghi chú: Đầu tiên, bề mặt của những chiếc lá này thường xuyên được bao phủ bởi rất nhiều các loại sáp khác nhau được làm từ một hỗn hợp các phân tử hydrocarbon lớn, các phân tử này rất kị ướt. Sau đó, quan sát bằng kính hiển vi phát hiện ra những bế mặt lá này được cấu tạo bởi những bướu rộng 10µm, những bướu này lại được bao phủ bởi những ống rỗng đường kính 1 µm 24 3.1.2 Cơ chế không thấm nước của Nano-tex: Nano-Tex cải thiện tính năng chống thấm của vải bằng cách tạo ra những sợi tinh thể nano (nano-whiskers), những sợi này là những hydrocarbons và có kích thước bằng 1/1000 kích thước của 1 xơ cotton (cotton fibre) tiêu biểu. Những sợi tinh thể nano này được bổ sung vào vải để tạo ra hiệu ứng như “lông tơ quả đào” mà lại không làm giảm đi cường lực (sức bền) của cotton. Khoảng cách của các sợi tinh thể nano trên vải nhỏ hơn 1 giọt nước nhưng vẫn lớn hơn những phân tử nước. Nước vì vậy sẽ đọng lại bên trên những sợi tinh thể này và trên bề mặt của vải (Tuy nhiên, chất lỏng vẫn có thể thấm qua vải nếu có lực ép tác dụng lên). Đặc tính hoạt động này của sợi tinh thể trên vải là thường xuyên (vĩnh cửu) trong khi vẫn giữ được độ thông thoáng, dễ thở. Thêm vào đó, Schoeller, 1 công ty dệt của Thụy Sĩ, đã phát triển NanoShpere để tạo ra những loại vải không thấm nước. NanoSphere được tạo ra bởi cấu trúc bề mặt 3 chiều với những chất phụ gia tạo keo giúp chống nước và ngăn ngừa những hạt chất bẩn không để chúng dính với nhau. Cơ chế này tương tự như hiệu ứng của lá sen xảy ra trong tự nhiên. Nano-Tex đã phát triển hai sản phẩm không thấm nước và dầu tốt hơn dựa trên những polime được thiết kế tùy chỉnh chứa hợp chất flourocacbon: Nano-Pel và Nano-Care. Nano-Pel là phương pháp xử lí chống thấm nước và dầu có thể được áp dụng cho tất cả các loại vải, trang phục chính, bao gồm cotton, len, polyester, ni-long, tơ nhân tạo, sợi tổng hợp. Nano-Care là sản phẩm sử dụng cho vải 100% cotton mà có thêm khả năng chống nhăn (gấp) ngoài tính chống thấm nước và dầu. Nói chung, những polime đồng trùng hợp biểu hiện khả năng chống thấm nước và dầu bao gồm một monomer chứa gốc methacylate hoặc gốc acrylate, một nhóm perfluoralkyl có khả năng tạo ra tính chống thấm nước và dầu một cách trực tiếp, một monomer không chứa flo có khả năng cải thiện tính dính của sợi, và một monomer có khả năng đảm bảo độ bền thông qua sự tự liên kết chéo hoặc phản ứng với những chất hoạt động trên bề mặt vật liệu được xử lí. Hầu hết những 25 polimer đồng trùng hợp thương mại có những nhóm N-methylol dọc theo mạch chính, như là polimer đồng trùng hợp của hợp chất meth (acrylate) chứa nhóm perfluoroalkyl và polimer đồng trùng hợp N-methylol acrymide. Tuy nhiên, chất nền sợi khi được xử lí với những polimer đồng trùng hợp này, formaldehyde được hình thành, mà việc này theo quan điểm môi trường và an toàn là cực kì không mong muốn. Hình 3. Quá trình chuyển trạng thái từ Nano-care sang Nano-pel Cấu trúc Nano-whisker được mô tả trên hình 3, trong đó những nhánh (chổi) của polimer hoặc oligomer (những polimer chứa một vài mắt xích xác định) được đính vào một khung linh động. Cũng được gắn vào là những cái “móc” tiềm ẩn có thể tạo những liên kết cộng hóa trị với những nhóm chức năng trên bề mặt vải trong lúc sấy khô. Trong trạng thái giàu nước, cấu trúc nano tạo thành dạng vòng để bọc các nhánh hidrocacbon kỵ nước bên trong lớp phân cực bên ngoài, như giả thiết được đề nghị qua những thông tin có được thông qua dynamic light scattering. Trong quá trình sấy và chịu tác động của nhiệt độ, những cái vòng này mở ra, mang “khung xương” có cực và những cái móc phức tạp đến gần bề mặt vải (thông thường là có cực). Những cái chổi nhô ra khỏi nền vải, về cơ bản tạo ra một lớp đơn phân tử để chống lại sự tấn công của nước và dầu sau này. 26 Nano-Tex đã được công nhận một công thức chứa đựng những tác nhân chống thấm dầu và nước mới lạ có khả năng gắn kết với bề mặt vải và những vật liệu khác mà không sản sinh ra formaldehyde. Công thức này có thể tạo ra khả năng chống nhăn không sản sinh formaldehyde và khả năng chống thấm dầu khi kết hợp với một loại nhựa không chứa formaldehyde như dimethylurea glyoxal (DMUG) hoặc acid butane tetracarboxylic (BTCA). 3.1.3 Sự tổng hợp polimer và chất phụ gia: Thành phần chính của Nano-Tex đã được cấp bằng sáng chế chống thấm dầu và chống thấm nước là một copolymer mà bao gồm: (a) một chất có chứa một gốc fluoroaliphatic; (b) stearyl (Meth) acrylate; (c) một hợp chất có chứa clo, chẳng hạn như clorua vinylidene,vinyl clorua, 2-chloroethylacrylate hoặc ête vinyl 2-chloroethyl; và (d) một monomer được lựa chọn từ những chất có chứa một nhóm chức anhydride hoặc có khả năng hình thành một nhóm chức anhydride. Nhóm anhydride này có thể phản ứng với những nucleophiles khác nhau trên một bề mặt vải để tạo thành một liên kết ester bền. Các copolymer có thể được tiếp tục tạo thành chất đồng trùng hợp với : (i) hydroxyalkyl (meth)- acrylate để tăng hiệu suất và độ bền của các copolymer tổng hợp (ii) một hợp chất như poly ethylene glycol -(meth) acrylate để cải thiện độ hòa tan của copolymer trong nước, và / hoặc (iii) một chuỗi đầu cuối, như dodecanethiol,acid mercaptosuccinic hoặc các hợp chất tương tự khác, mà tác động là để giữ cho trọng lượng phân tử của polymer thấp để nó vẫn dễ dàng phân tán trong nước và có thể xâm nhập vào vải tốt hơn. Trong suốt quá trình ứng dụng vải, một chất xúc tác như hypophosphite natri được sử dụng để tạo ra sự hình thành anhydride từ những 27 monomer có chứa axit trong các copolymer. Thành phần có thể thêm bao gồm thêm các chất phụ gia khác như axit poly (acid acrylic), nó làm tăng hiệu suất và độ bền của polymer bởi một số cơ chế, có thể do thành phần chính dính kết với bề mặt của vải, các chất phụ gia tuỳ chọn khác bao gồm một chất chống oxy hóa như acid Etylendamin tetraacetic (EDTA) để giảm bớt sự hoá vàng chất nền; một chất làm mềm nước /chất bổ sung ổn định để cải thiện cảm giác sờ tay của chất nền và tăng độ chống thấm nước; một chất có hoạt tính bề mặt để tạo các polimer nhũ tương trong nước; các tác nhân ướt;và / hoặc một chất phụ gia làm dẻo. Nano-Pel và Nano-Care tạo tính chống thấm nước và chống thấm dầu cho các chất nền mà không ảnh hưởng xấu đến các đặc tính mong muốn khác của chất nền, chẳng hạn như cảm giác sờ tay mềm mại (sự cảm nhận bằng xúc giác ) và độ thoáng khí . Kể từ giai đoạn mở đầu của họ, hiệu suất chống thấm nước và chống nhiễm bẩn của Nano-Pel và Nano-Care đã được nâng lên. 3.2 Quy trình: Ứng dụng của Nano-Pel và Nano-Care có thể được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị xử lí hàng dệt đặc thù trong nhà máy. Kết cấu này có thể được ứng dụng cho một chất nền xơ bằng nhiều phương pháp xử lí liên tục gồm nhúng/ ngâm, phun, làm nổi bọt, tráng phủ và trục làm ẩm, tiếp theo đó làm khô và sấy ở nhiệt độ cao trong thùng sấy. Thông thường, các phương pháp nhúng / ngâm được sử dụng trong đó vải được nhúng chìm trong một bể chứa hỗn hợp tiếp theo là vải được đi qua hai trục ép để loại bỏ các dung dịch thừa ra ngoài. Các chất nền đã được xử lí sau đó được làm khô và sấy ở nhiệt độ cao cho phép sự phản ứng của polyme với vải dệt và với chính bản thân nó. Một bước quan trọng để đảm bảo hiệu suất độ bền cao là khởi đầu với một chất nền sạch. Vì độ bền phụ thuộc trực tiếp vào mối liên kết cộng hóa trị của những polimer với chất vải nền, điều đó là bắt buộc để bề mặt vải không bị bó buộc bởi kích cỡ, các loại dầu và chất gây ô nhiễm. Do đó, nền vải phải nhận được một sự tẩy rửa kĩ lưỡng trước khi đến quá trình sử dụng. 28 3.3 Phương hướng chống thấm trong tương lai: Nano-tex đã liên tục cải thiện các copolymer chống thấm dầu và chống thấm nước cũng như các thành phần khác trong công thức tính toán; tiếp tục nghiên cứu tối ưu hóa quá trình chuẩn bị vải và các cách thức ứng dụng, tìm ra những sản phẩm mới để có thêm các lợi ích bổ sung cho các sản phẩm được hoàn tất. Nano-tex hiện đang nghiên cứu ra phương pháp để tăng thêm chiều dài của các loại vải bông sau khi ứng dụng một loại nhựa dẻo, như trong công thức hình thành Nano-Care. Đặc trưng của nhựa dẻo hoàn tất là làm giảm độ bền kéo,độ bền xé và độ bền mài mòn của bông hiện đang được xử lí bởi hai cơ chế. Đầu tiên, nhựa dẻo có liên kết đồng hoá trị với bông,do đó làm cho nó trở nên giòn hơn. Thứ hai, phản ứng liên kết của chính bản thân nó đã được thực hiện dưới một pH có tính acid. Cùng với nhiệt độ cao cần thiết để sấy khô các loại vải được xử lý, xảy ra sự khử trùng hợp của xơ . Cơ chế thứ hai này có thể được giảm bớt và quả thực là chúng ta đã đạt được những lợi ích đáng kể trong độ bền kéo và độ bền xé và các lợi ích đáng kể hơn trong độ bền mài mòn. Mặc dù Nano-Pel và Nano-Care đẩy lùi các vết bẩn, dưới áp lực nào đó nó có thể cho một vết bẩn thâm nhập các rào cản và trở nên bám kết vào trong sợi. Nano-Tex là tiến hành nghiên cứu một giải pháp không những làm cho một chất nền có khả năng chống thấm nước và chống thấm dầu mà còn tạo khả năng giải phóng chất bẩ