基于纤维表面化学刻蚀及疏水化改性制备超疏水纺织品的研究

摘要

超疏水纺织品不仅在工业、军用产品方面有重要的应用，而且在日常生活中具有广泛的用途。然而，多数超疏水纺织品由于在机械洗涤、摩擦和化学腐蚀等的作用下会失去超疏水性，因此其实际应用受到限制。近年来关于如何提高超疏水性能的持久稳定性已成为该领域的研究热点。本研究在分析纤维基超疏水表面构筑及涤纶纤维材料表面处理研究进展的基础上，开展了以下两个方面的工作。
　　(1)对涤纶纤维进行碱刻蚀，使其表面产生“坑穴状”纳米结构，提高织物表面微观粗糙度，然后采用烷基硅烷对涤纶织物进行无溶剂法改性，制备超疏水纺织品。采用扫描电子显微镜(SEM)观察涤纶纤维及织物的表面形貌;采用视频光学接触角测量仪(OCA)检测涤纶织物的润湿性能。研究碱刻蚀条件对纤维表面形貌的影响规律;探索烷基硅烷的碳链长度、用量，以及疏水化改性温度与涤纶织物表面润湿性能之间的关系;研究疏水化改性条件影响超疏水纺织品疏水性能持久性的规律;建立化学刻蚀法粗糙化纤维表面，结合烷基硅烷改性织物制备持久耐用超疏水纺织品的制备方法。
　　(2)通过碱刻蚀粗糙化纤维表面，然后采用氟代烷基硅烷对涤纶织物进行无溶剂法改性，制备耐用超疏水纺织品。采用SEM观察织物的表面形貌，并对纤维截面进行EDS元素分析;采用OCA检测涤纶织物的润湿性能;采用耐磨、耐洗、耐酸碱盐等测试手段考察制备的超疏水织物的持久稳定性。着重研究外界作用对织物表面微观结构的衍变影响，考察处理条件对氟代烷基硅烷在纤维上的分布及结合方式的影响，探寻提高超疏水纺织品耐用稳定性的有效途径。
　　研究表明，采用化学刻蚀法处理涤纶纤维可有效提高纺织品表面的微观粗糙结构;提高疏水化处理温度，尤其是超过涤纶纤维的玻璃化转变温度可促使硅烷试剂进入纤维内部，形成良好分布和有效结合，有助于纤维低表面能性质的保持。制备的超疏水纺织品与水的接触角大于150°，经过2000次摩擦，120次家庭洗涤，在强酸、强碱、盐溶液和溶剂中浸泡后，纺织品表面与水的接触角依然大于150°，具有持久的超疏水稳定性。

目录

摘要

1 绪论

1．1 超疏水表面的简介

1．2 超疏水纺织品的研究进展

1．2．1 溶胶-凝胶法制备超疏水纺织品

1．2．2 水热法制备超疏水纺织品

1．2．3 层层组装法制备超疏水纺织品

1．2．4 聚合物改性法制备超疏水纺织品

1．2．5 化学气相沉积法制备超疏水纺织品

1．2．6 纳米粒子负载法制备超疏水纺织品

1．3 耐用超疏水纺织品的研究进展

1．3．1 耐机械摩擦超疏水纺织品

1．3．2 耐腐蚀超疏水纺织品

1．3．3 自修复超疏水纺织品

1．3．4 易修复超疏水纺织品

1．4 耐用超疏水纺织品的研究意义

2 烷基硅烷处理纤维制备超疏水纺织品

2．1 实验部分

2．1．1 实验原料及设备

2．1．2 实验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 碱刻蚀织物的纤维表面形貌

2．2．2 疏水化改性后纤维表面形貌

2．2．3 涤纶织物的疏水性

2．2．4 洗涤作用对涤纶织物疏水性的影响

2．2．5 机械摩擦对涤纶织物疏水性的影响

2．2．6 酸、碱、盐、溶剂对涤纶织物疏水性的影响

2．3 小结

3 氟代烷基硅烷处理纤维制备超疏水纺织品

3．1 实验部分

3．1．1 实验原料及设备

3．1．2 实验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 碱刻蚀织物的纤维表面形貌

3．2．2 涤纶织物的疏水性

3．2．3 超疏水涤纶织物的组成分析

3．2．4 洗涤作用对涤纶织物疏水性的影响

3．2．5 机械摩擦对涤纶织物疏水性的影响

3．2．6 沸水煮对涤纶织物疏水性的影响

3．2．7 酸、碱、盐、溶剂对涤纶织物疏水性的影响

3．2．8 氟代烷基硅烷疏水化改性涤纶织物原理

3．3 小结

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 主要创新点

4．3 展望

致谢

参考文献

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