功能纺织品拒水拒油纳米滴的制备及性能

功能纺织品拒水拒油纳米滴的制备及性能

功能纺织品已成为未来纺织业发展的重要趋势之一。拒水拒油功能纺织品可以有效减少污渍对纺织品的沾污,从而赋予纺织品自清洁的特性,是功能纺织品的重要组成部分。长久以来,长碳链氟烷基丙烯酸酯类聚合物(C研究开发无氟拒水整理剂和全氟短碳链(CTuteja等1实验1.1氟辛基三甲氧基硅烷法四甲氧基硅烷(TMOS,质量分数98%)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS,质量分数98%)[阿拉丁试剂(上海)有限公司],1H,1H,2H,2H-十三氟辛基三甲氧基硅烷(工业级,质量分数98%,杭州安嘉睿科技有限公司),氨水[质量分数37%,分析纯,永华化学科技(江苏)有限公司],甲醇[分析纯,永华化学科技(江苏)有限公司],37%浓HCl(平湖化工试剂厂),乙二酸(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)。1.2实验仪器与仪器光学接触角测试仪(KRÜSSDSA30德国Dataphysics公司),JY92-Ⅱ超声波细胞粉碎机(宁波新芝生物科技股份有限公司),PL602-S电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司),DGG-9070B电热恒温鼓风干燥箱(上海森信实验仪器有限公司),JSM-5600LV场发射电子显微镜(日本电子光学公司),JEM-2100透射电子显微镜(日本JEOL公司),H1850离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司),84-1磁力搅拌器(上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司),H10K-S双臂万能材料试验机(美国TiniusOlsen公司),Datacolor650分光光度仪(美国Datacolor公司),Y571B型摩擦牢度仪(常州溢纺纺织仪器有限公司)。1.3SiO采用酸碱两步法合成SiO1.4超薄织物的制备称取1g上述制备的SiO1.5测试1.5.1静态接触角测试为了表征织物表面的拒水拒油性能,采用光学接触角测试仪,在室温下将一定体积(5µL)的液体(水、乙二醇、十六烷)滴在织物表面,进行静态接触角测试。每个样品选取5个不同位置进行测试,并对测试结果求平均值作为滴体在超双疏织物表面的静态接触角。同时,为了进一步表征织物的超双疏性能,我们对液滴在超双疏织物表面的滚动角进行了测试,每个样品分别选取5个不同的位置进行测试,并对测试结果求平均值,作为液滴在超疏水织物表面的滚动角。1.5.2超双疏织物表面形貌的表征采用高低真空扫描电镜和场发射电子扫描电镜对制得的超双疏涤纶织物表面形貌进行表征,由于超双疏织物的导电性极差,测试之前需要对样品表面进行喷金处理,以增强样品的导电性。1.5.3表面元素分析利用X射线能谱仪对纤维表面进行元素分析,通过面扫描判断超疏水织物表面的元素组成和元素分布,通过区扫描确定织物表面组成元素的原子分数、质量分数。1.5.4TEM为了验证十三氟辛基三甲氧基硅烷是否将粉碎的SiO1.5.5织物机械稳定性分析将处理后的织物放到摩擦牢度仪上,在机械外力的作用下,摩擦头与织物之间将会产生剧烈的摩擦作用,通过不同摩擦次数下织物静态接触角和滚动角的变化来表征其机械稳定性。1.5.6织物表面粉笔灰残留测定以粉笔灰作为模拟污染物,取一些粉笔灰置于超双疏织物表面,分别将水和乙二醇从一定高度滴到被粉笔灰污染的涤纶织物表面,观察织物表面粉笔灰的残留状况。1.5.7耐寒稳定性将98%硫酸滴加于涤纶织物表面,或将涤纶织物浸渍于98%硫酸溶液中,测试整理前后涤纶织物的耐强酸稳定性。2结果与讨论本实验选择具有多孔网络状结构的SiO2.1tem分析由图3a可知,制得的SiO2.2涤纶纤维表面的整理由图4a可知,普通的涤纶纤维表面比较光滑,而图4b、4c中,整理后的涤纶纤维表面被一层多孔膜状物质均匀覆盖。这是由于1H,1H,2H,2H-十三氟辛基三甲氧基硅烷水解缩聚后形成聚合物,该聚合物与SiO2.3表面元素类由图5和表1可以看出,纤维表面主要含有Si、O、C、F等元素,纤维表面存在大量F元素,表明1H,1H,2H,2H-十三氟辛基三甲氧基硅烷被成功引入到纤维表面,大大降低了涤纶织物的表面自由能。2.4静态接触角与滚动轴承性为了研究整理前后织物的润湿性能,选择水、乙二醇和十六烷作为测试液体,研究不同液滴在纤维表面的静态接触角与滚动角。从图6可以看出,不同液体在整理后织物的表面均呈珠状存在,说明织物具有良好的疏水疏油性能。表2列出了不同液体在织物表面的静态接触角与滚动角,可以看出织物对水和乙二醇的静态接触角均大于150°,呈现出疏水疏油的特性。而织物对十六烷的静态接触角仅为(136.5±1)°,这主要因为十六烷的表面张力很低(27.5mN/m),比较容易润湿固体表面。所有液滴对织物的滚动角均小于10°,说明液滴在织物表面容易滚动,具有良好的自清洁性能。为了进一步验证超双疏织物的自清洁性能,以粉笔灰作为模拟污染物,置于超双疏织物表面,分别将水和乙二醇从一定高度滴到被粉笔灰污染的涤纶织物表面,织物上的粉笔粉会被滴落的水或乙二醇溶剂完全带走(见图7),这说明该织物具有良好的自清洁性能。2.5超双疏涤纶织物的腐蚀超双疏纺织品在防护服领域具有重要应用,为了考察织物的酸稳定性能,将98%的浓硫酸分别滴加于不同织物表面,研究发现未经过处理的初始涤纶织物会被浓硫酸完全润湿并腐蚀,而98%浓硫酸并不能停留在超双疏织物表面,极易从超双疏涤纶织物表面滚落(图8)。为了进一步研究织物的酸稳定性,我们将不同织物浸渍于98%的浓硫酸溶液中。研究发现,未经处理的初始涤纶织物很快被浓硫酸腐蚀、分解;而具有超双疏特性的涤纶织物在没有外力的作用下会漂浮于浓硫酸溶液表面,一段时间后取出,超双疏涤纶织物完好无损,而初始织物则会被完全腐蚀(图9)。2.6疏水疏油性能测试将织物剪成20cm×5cm的尺寸,固定到试样台,能够产生35kPa的摩擦头在其表面,往复运动。图10显示经过50次的摩擦织物仍