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基于微納米二氧化硅粒子薄膜制備超疏水滌綸織物
來源：江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 瀏覽 442 次 發(fā)布時間:2024-07-22
疏水材料表面基于人們受荷葉效應(yīng)的啟發(fā)，制備出表面具有一定粗糙結(jié)構(gòu)和具有低表面能的界面，水滴很難在其表面鋪展或潤濕，在紡織品、汽車內(nèi)飾、建筑等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。滌綸(PET)纖維具有一系列優(yōu)良性能，如斷裂強(qiáng)力高、彈性好、耐熱性好，具有良好的洗可穿性和很好的抗化學(xué)品性能，滌綸各項優(yōu)異性能使它成為合成纖維中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的品種之一。但是其容易被水潤濕，易沾污導(dǎo)致其難以打理，清洗時耗水量大，洗滌劑對環(huán)境有一定污染。因此，對滌綸織物進(jìn)行疏水整理成為解決上述問題的關(guān)鍵。
超疏水材料的制備和性能研究已成為化學(xué)、材料領(lǐng)域的研究熱點。具有防污、自清潔、透氣功能的超疏水滌綸在運動裝、作戰(zhàn)服、羽絨服、醫(yī)用防護(hù)服等方面前景廣闊。超疏水滌綸織物的制備多采用軋烘焙的方法，其中焙烘溫度在140-200℃。整理后的織物受到高溫?fù)p傷且表面附著整理助劑使其固有性能降低，所以如何降低超疏水織物的整理溫度，且整理后織物本身的性能不會大幅度下降成為這類研究的瓶頸問題。此外，上述整理方式不能在滌綸織物界面上對整理助劑進(jìn)行分子水平上的設(shè)計和調(diào)控。
一種具有疏水性有序納米結(jié)構(gòu)滌綸織物的方法，具體包括：
(1)首先合成二氧化硅大分子引發(fā)劑：
將一定摩爾比的二氧化硅，三乙胺，2-溴異丁酰溴，二甲氨基吡啶加入到三口燒瓶中，以丙酮為溶劑，在室溫的條件下反應(yīng)24h；然后將產(chǎn)物離心，用無水乙醇洗滌離心，最后將產(chǎn)物50℃真空烘干得到二氧化硅大分子引發(fā)劑；
(2)通過表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的方法制備微米級和納米級含氟丙烯酸酯修飾的二氧化硅粒子：
將一定量的二氧化硅大分子引發(fā)劑、Me6TREN、含氟丙烯酸酯加入到三口燒瓶中，以N,N-二甲基甲酰胺為溶劑，冰浴下通氮氣除去溶劑和燒瓶中的氧，加入氯化亞銅，抽真空通氮氣3次后，一定溫度下反應(yīng)一定時間，反應(yīng)結(jié)束后離心，用無水乙醇、純水洗滌，最后將產(chǎn)物透析除去雜質(zhì)烘干保存；
(3)配制濃度為0.01-1mg/mL的功能化微米或納米粒子非水鋪展溶液，然后將其鋪展到高純水亞相上的LB(Langmuir-Blodgett)膜拉膜機(jī)水面上，待溶劑自然揮發(fā)30min后，在LB拉膜機(jī)上滑障以1-10mm/min的速度進(jìn)行壓縮，得到該樣品的表面壓-分子面積(Π-A)曲線，用Wihelmy膜天平測量壓縮過程中膜的表面壓，得到功能化微米或納米二氧化硅粒子薄膜；根據(jù)Π-A曲線選擇合適的轉(zhuǎn)移表面壓，保持恒定的壓力用垂直提拉法或水平提拉法利用LB技術(shù)，通過拉膜機(jī)進(jìn)行拉膜，將微納米二氧化硅粒子薄膜轉(zhuǎn)移至經(jīng)過處理的滌綸織物表面，得到不同層數(shù)的功能化有序微納二氧化硅粒子修飾的滌綸織物L(fēng)B膜，提拉速度為1-10mm/min，整個過程中體系溫度控制在室溫。
小結(jié)：
將功能化微納二氧化硅粒子溶液鋪展于超純水界面上，利用Langmuir技術(shù)制備二維有序排布的微納二氧化硅粒子，其厚度均勻可控。通過控制粒子的粒徑使得薄膜表面顆粒尺寸方便可調(diào)，易于控制。將微納粒子鋪展于水面，可以節(jié)約原料。此方法具有簡單易行，轉(zhuǎn)移效率高，微納粒子尺寸和厚度可控調(diào)控的特點。
另外以滌綸織物為基底，將功能化微納二氧化硅粒子通過LB的方法對織物進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)移效率高，制備條件溫和，對織物沒有損傷。對滌綸織物進(jìn)行處理后，其表面的粗糙度提高，表面能降低，因而使得織物達(dá)到疏水的效果。