用于聚酯纤维的超疏水涂层材料的制备及应用

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聚酯纤维织物凭借其舒适性、优良的弹性和抗皱性等优点,在日常生活和工业中得到了广泛的应用,但由于其不疏水、易污染等缺点限制了其进一步应用。近年来,拥有独特润湿性的超疏水表面得到了科学家们的极大关注。将超疏水材料应用于聚酯纤维织物不仅可以解决其易污染、不疏水的缺点,还可以赋予织物一些其他功能如耐老化、自清洁等。然而目前超疏水织物耐久性差、制备方法复杂等问题仍然存在。本课题的主要研究方向是以有机无机复合材料为基础,制备耐久性好的功能化超疏水纺织品。其具体研究内容及结果如下:(1)通过乳液聚合,以氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA),纳米二氧化硅(Nano-Si O2)为原料制备了二氧化硅@聚甲基丙烯酸十二氟庚酯(Si O2@PDFMA)纳米复合超疏水材料。该复合材料具有高达300 oC的热稳定性,远高于聚酯纤维织物的使用温度。然后通过喷涂和热压工艺将Si O2@PDFMA涂覆到聚酯织物上成功制得Si O2@PDFMA超疏水织物。探究了热压对织物耐磨性的影响,测试表明热压对于提升Si O2@PDFMA纳米复合材料对聚酯织物的附着力至关重要。此外经测试表明Si O2@PDFMA超疏水聚酯织物能够抗拒多种液体、具有良好的防水性能(30min)、优异的自清洁性能和抗紫外线性能(108 h)。而且Si O2@PDFMA涂层对织物的色牢度、透气性、颜色几乎没有影响。(2)通过乳液聚合,以含氟可聚合的Zonyl@N321为乳化剂,不含氟单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)和Nano-Si O2为原料制备了二氧化硅@聚甲基丙烯酸甲酯(Si O2@PMMA)纳米复合超疏水材料,其中含氟乳化剂Zonyl@N321相对于含氟单体用量很少,可大大节约成本。探讨了Nano-Si O2与MMA不同进料比时Si O2@PMMA纳米复合材料的疏水效果,当PMMA的质量分数为67 wt%时,Si O2@PMMA具有最好的疏水效果。然后通过喷涂和热压工艺将Si O2@PMMA涂覆到聚酯织物上成功制得Si O2@PMMA超疏水聚酯织物。对其进行性能测试,结果显示Si O2@PMMA超疏水织物具有优异的自清洁性、耐紫外老化(84 h)、耐磨损(350圈)性能。而且Si O2@PMMA涂层对聚酯织物的色牢度、透气性影响不大。(3)采用简单的一步浸渍法对聚酯织物进行疏水改性,分别制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂层织物,聚二甲基硅氧烷/硬脂酸(PDMS/STA)涂层织物和聚二甲基硅氧烷/硬脂酸/二氧化硅(PDMS/STA/Si O2)涂层织物。通过扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)分析,发现其中PDMS/STA/Si O2涂层织物具有最好的疏水效果。经测试PDMS/STA/Si O2涂层织物能够抗拒多种液体、具有良好的防水性能(30 min)、优异的自清洁性能和抗紫外线性能(72 h),即使经过700次机械磨损后,聚酯织物的WCA仍可达150o以上,保持其超疏水性。而且PDMS/STA/Si O2涂层几乎不影响聚酯织物的色牢度。
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