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基於微納米二氧化矽粒子薄膜製備超疏水滌綸織物
來源:江蘇工程職業技術學院 瀏覽 1052 次 發布時間:2024-07-22
疏水材料表麵基於人們受荷葉效應的啟發,製備出表麵具有一定粗糙結構和具有低表麵能的界麵,水滴很難在其表麵鋪展或潤濕,在紡織品、汽車內飾、建築等領域具有廣泛應用前景。滌綸(PET)纖維具有一係列優良性能,如斷裂強力高、彈性好、耐熱性好,具有良好的洗可穿性和很好的抗化學品性能,滌綸各項優異性能使它成為合成纖維中發展最快、應用最廣的品種之一。但是其容易被水潤濕,易沾汙導致其難以打理,清洗時耗水量大,洗滌劑對環境有一定汙染。因此,對滌綸織物進行疏水整理成為解決上述問題的關鍵。
超疏水材料的製備和性能研究已成為化學、材料領域的研究熱點。具有防汙、自清潔、透氣功能的超疏水滌綸在運動裝、作戰服、羽絨服、醫用防護服等方麵前景廣闊。超疏水滌綸織物的製備多采用軋烘焙的方法,其中焙烘溫度在140-200℃。整理後的織物受到高溫損傷且表麵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,且整理後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麵上對整理助劑進行分子水平上的設計和調控。
一種具有疏水性有序納米結構滌綸織物的方法,具體包括:
(1)首先合成二氧化矽大分子引發劑:
將一定摩爾比的二氧化矽,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24h;然後將產物離心,用無水乙醇洗滌離心,最後將產物50℃真空烘幹得到二氧化矽大分子引發劑;
(2)通過表麵引發原子轉移自由基聚合的方法製備微米級和納米級含氟丙烯酸酯修飾的二氧化矽粒子:
將一定量的二氧化矽大分子引發劑、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次後,一定溫度下反應一定時間,反應結束後離心,用無水乙醇、純水洗滌,最後將產物透析除去雜質烘幹保存;
(3)配製濃度為0.01-1mg/mL的功能化微米或納米粒子非水鋪展溶液,然後將其鋪展到高純水亞相上的LB(Langmuir-Blodgett)膜拉膜機水麵上,待溶劑自然揮發30min後,在LB拉膜機上滑障以1-10mm/min的速度進行壓縮,得到該樣品的表麵壓-分子麵積(Π-A)曲線,用Wihelmy膜天平測量壓縮過程中膜的表麵壓,得到功能化微米或納米二氧化矽粒子薄膜;根據Π-A曲線選擇合適的轉移表麵壓,保持恒定的壓力用垂直提拉法或水平提拉法利用LB技術,通過拉膜機進行拉膜,將微納米二氧化矽粒子薄膜轉移至經過處理的滌綸織物表麵,得到不同層數的功能化有序微納二氧化矽粒子修飾的滌綸織物LB膜,提拉速度為1-10mm/min,整個過程中體係溫度控製在室溫。
小結:
將功能化微納二氧化矽粒子溶液鋪展於超純水界麵上,利用Langmuir技術製備二維有序排布的微納二氧化矽粒子,其厚度均勻可控。通過控製粒子的粒徑使得薄膜表麵顆粒尺寸方便可調,易於控製。將微納粒子鋪展於水麵,可以節約原料。此方法具有簡單易行,轉移效率高,微納粒子尺寸和厚度可控調控的特點。
另外以滌綸織物為基底,將功能化微納二氧化矽粒子通過LB的方法對織物進行處理,轉移效率高,製備條件溫和,對織物沒有損傷。對滌綸織物進行處理後,其表麵的粗糙度提高,表麵能降低,因而使得織物達到疏水的效果。