论文部分内容阅读
超疏水涂层材料具有自清洁、油水分离、防腐蚀、减阻、防冰等重要特性,在科学研究与工业生产等诸多领域引起广泛的关注。然而,此类涂层材料在实际应用中仍然存在一些问题,其中包括有机溶剂与含氟化合物的使用,以及机械稳定性差等缺点。为了有效的解决这些问题,本论文利用长碳链烷基硅烷中的疏水长碳链与水性聚氨酯乳液中分散相之间的疏水相互作用,实现长碳链烷基硅烷在水性聚氨酯乳液中的有效分散,用于制备水性无氟的棉和涤纶织物用超疏水整理剂,并在含长碳链烷基硅烷的水性聚氨酯乳液中添加氧化硅纳米颗粒以增大整理后纤维表面的粗糙度,从而提高织物的超疏水性能。本论文主要工作具体如下:(1)基于普通水性聚氨酯的棉织物超疏水整理:首先选用易得的市售普通水性聚氨酯(WPU),将十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)通过搅拌分散于其中,然后加入氧化硅纳米颗粒和交联剂(IPDI)制备得到超疏水整理剂,并通过浸轧法对棉和涤纶织物进行整理。结果表明,该超疏水整理剂对涤纶没有效果,整理后原本疏水的涤纶织物反而变亲水;在棉织物上具有显著效果,亲水的棉织物整理后水接触角为157.7±2.0°,滚落角为20±1.2°;透气性能下降不明显,透气率由178.6±3.5 mm s-1降至153.8±4.3 mm s-1;但该整理剂整理的棉织物的淋水等级效果不佳,仅为70分(AATCC 22-2005标准),而且耐水洗和耐磨性能也需要提高,整理的棉织物在经过5次皂洗(AATCC-61标准)后,接触角降到145.0±2.2°,滚落角39.2±1.1°;经100次耐磨测试(GB/T 3920-2008标准)后,接触角为150.3±2.9°,滚落角为34.1±1.3°。(2)疏水型水性聚氨酯的合成:利用具有疏水性的羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)与聚乙二醇(PEG)共同使用作为软链段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为硬链段,合成疏水型水性聚氨酯(SiWPU)。通过探讨PDMS的用量对改性聚氨酯的疏水性、乳液稳定性以及粒径大小等的影响,确定PDMS的最佳用量为预聚体总质量的49.0%。涂覆在玻璃上的SiWPU涂层无色透明,玻璃片原始水接触角为69.8±2.3°,涂覆SiWPU后其水接触角为107.8±2.4°。(3)基于疏水型水性聚氨酯的棉、涤织物超疏水整理:用SiWPU代替普通WPU制备超疏水整理剂,同样通过浸轧法对棉和涤纶织物进行整理。结果表明,整理后的棉和涤纶织物均达到超疏水效果,淋水等级均为100分,且耐水洗和耐磨性能均有显著改善。整理后,棉织物水接触角为167.4±2.0°,滚落角为8.6±0.5°;涤纶织物水接触角为161.1±1.8°,滚落角为4.2±0.4°。经10次皂洗后,棉织物水接触角为154.8±4.2°,滚落角为17.5±0.8°;涤纶织物水接触角为151.8 ±2.3°,滚落角为8.5±0.6°。经200次耐磨测试后,棉织物水接触角为161.1±2.7°,滚落角为34.2±1.4°;涤纶织物水接触角为153.3±2.1°,滚落角为9.6±0.8°;另外,棉和涤纶织物的透气率经超疏水整理后均有下降,分别由178.6±3.5 mm s-1降为145.3±3.0 mm s-1和2225.5±39.8 mm s-1 降为 1805.5±33.4 mm s-1。