硅水溶胶法棉织物无氟超疏水整理研究

以甲基三甲氧基硅烷为前驱体、氨水为催化剂,在表面活性剂作用下,制备了二氧化硅水溶胶,并将其整理到棉织物上使表面产生一定粗糙度,再将棉织物浸渍拒水添加剂乙醇水解液后,在棉织物上形成纳米无氟超疏水表面.分别讨论了氨水用量、表面活性剂浓度对溶胶粒径及织物拒水性的影响,研究了不同结构与用量的拒水添加剂水解液对拒水性能的影响.结果表明:整理后棉织物表面粗糙度大大提高,其中,斜纹织物的接触角和滚动角分别为151.9°和13°,达到超疏水效果.     

棉织物仿生无氟超疏水表面的构建

文中采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO2粒子,将其整理到棉织物表面构建微纳级粗糙结构,并用3种无氟疏水剂及复合搭配对织物进行修饰,使其具备超疏水性能。采用扫描电子显微镜、X射线衍射分析SiO2粒子晶体形态和整理前后棉织物的化学结构及微观形貌;通过静态水接触角、动态水滑移角评价织物疏水性能,并对织物的耐水冲击和耐洗涤性能进行测试。结果表明,制得的SiO2粒子单分散性良好,直径为200~300 nm。修饰后棉织物静态水接触角度可达130.0°~160.0°,滑移角在7.0°~12.0°,十六烷基三甲氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷混合使用整理的棉织物超疏水效果最好,静态接触角为156.2°,滑移角为7.0°,并具备优异的耐洗涤和耐水冲击性能。     

基于层层自组装技术构筑棉织物超疏水表面

文中基于仿生超疏水理论,将溶胶-凝胶法制得的纳米二氧化硅粒子与阳离子聚电解质聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)通过静电层层自组装作用交替沉积在棉织物表面构筑粗糙结构,随后用低表面能物质十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)进行修饰以实现超疏水效果。使用扫描电子显微镜对织物表观形貌进行表征,通过水接触角、滑移角测定评价其疏水性能。结果表明:溶胶-凝胶法制备的纳米二氧化硅为单分散性良好的规则球形,平均粒径为280～300 nm;当棉织物表面组装(SiO_2-PAH)层数为7、修饰剂为FAS时,棉织物表面水接触角为150.27°,滑移角6.67°,具备超疏水性。     

溶解刻蚀辅助构建棉织物超疏水表面

为探索超疏水织物的绿色、简便、有效制备方法,先采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂层整理获得低表面能棉织物,然后通过盐颗粒的沉积、溶解形成粗糙结构。探讨PDMS用量、盐颗粒尺寸、沉积次数和沉积时间对织物表面超疏水效果的影响。借助接触角测量仪、扫描电子显微镜、X射线衍射能谱等手段对超疏水表面的微观形貌结构、元素组成、稳定性能进行表征。结果表明:棉织物超疏水表面存在微米级凹坑;水滴在织物表面的静态接触角可达155.47°,滑移角为5.5°;将其在强酸、强碱溶液中浸泡12 h,接触角依然可达143.91°;在60 ℃水浴中浸泡60 min,接触角为144.43°;经20次摩擦循环后,接触角仅下降11.31%。此外,超疏水表面表现出自清洁功能,并具有防染效果。     

共价有机框架接枝法制备超疏水棉织物及其稳定性评价

以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)和二乙烯基苯(DVB)为原料,通过溶剂热合成有机框架P(DVB-VTMS)对棉织物进行表面接枝改性,以实现棉织物的超疏水功能化。采用接触角、SEM、UV、XPS和FTIR测试研究溶剂配比对织物表面浸润性能、微观形貌与化学成分的影响。结果表明,VTMS∶DVB质量比为1∶4时,改性织物的接触角为169.32°,滚动角为5°,经过500次磨损和24 h酸碱腐蚀后仍可维持织物的超疏水性能;接枝改性处理对棉织物的透气性、拉伸断裂性能无明显影响。     

基于正硅酸四乙酯/十八烷基胺的棉织物疏水整理

采用BTCA对棉织物进行预处理,以增加织物上活性基团的数量;以正硅酸四乙酯为反应单体、氨水为催化剂、乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法对前处理后的织物进行粗糙处理;再利用十八烷基胺降低织物表面能量,制备了具有显著疏水效果的棉织物。以静态水接触角、耐喷淋和静水压来表征改性棉织物疏水性能,并用扫描电镜对整理后的棉布形貌进行表征。整理后棉织物的水接触角145°,拒水等级95分,耐静水压力2.56×10~3Pa(25.6 mbar)。     

棉织物的硅溶胶疏水整理

为实现超疏水织物的绿色加工,采用正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,乙醇和水为溶剂制备硅溶胶预缩体对棉织物进行疏水整理,研究各工艺因素对棉织物疏水性能的影响,重点分析预缩体的制备、硅烷偶联剂的添加、低温烘干工艺与提高整理织物疏水性的相关性。结果表明:棉织物表面的SiO₂纳米粒子形成的粗糙表面与织物表面结合的疏水脂肪烃链可赋予织物良好的疏水性;在TEOS量为0.1 mol,乙醇量为0.9 mol,水的量为0.8 mol,先二浸二轧硅溶胶,再浸轧十六烷基三甲氧基硅烷醇溶剂优化工艺条件下,整理棉织物的水接触角可达152.1°,棉织物的力学性能得到提高。     

棉织物的改性SiO2水溶胶耐久超疏水整理

采用溶胶-凝胶法,以甲基三甲氧基硅烷为前驱体,氨水为催化剂,十六烷基三甲氧基硅烷为拒水添加剂,在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠作用下,添加硅烷偶联剂,制备了改性纳米SiO2水溶胶,并将其用于棉织物的耐久疏水整理;探讨了硅烷偶联剂种类及添加量对棉织物耐洗性的影响.结果表明,用添加2％正硅酸四乙酯(TEOS)制得改性SiO2水溶胶,整理后棉织物具有耐久的拒水效果,皂洗20次后,棉织物的接触角和滚动角分别可达141.5°和25.0°,沾水评级75分.     

基于疏水型二氧化硅气凝胶制备无氟自清洁超疏水棉织物

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为硅源,水为溶剂,在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作用下,通过溶胶-凝胶反应,并采用环境压力干燥法(APD)制备了超疏水二氧化硅气凝胶。将二氧化硅气凝胶粉和聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过喷涂法整理到棉织物上,分别采用扫描电镜、红外光谱仪、接触角测量仪对整理棉织物的结构、形貌和疏水性进行表征。结果表明:制备的二氧化硅气凝胶具有典型的三维网状多孔结构,同时具有超疏水性能;整理棉织物(PDMS/SiO2@棉织物)展示出非常优异的超疏水性能,水接触角(WCA)高达161.1°,同时也具有较好的抗黏附、自清洁以及抗污性能。     

无氟超疏水棉织物的制备及应用

通过轧烘焙工艺,将无氟无硅的疏水剂(REPELLAN FF)整理到棉纤维上,制备出无氟超疏水棉织物。扫描电镜、红外光谱和表面元素测试结果表明,REPELLAN FF成功地接枝到棉织物上。研究了REPELLAN FF质量分数和焙烘温度对棉织物疏水性能的影响及焙烘温度对断裂强力和耐洗性能的影响。优选工艺为:REPELLAN FF质量分数8%,焙烘温度180℃。在该工艺下,整理棉织物的水接触角为150.6°,异丙醇接触角为146.3°,甘油接触角为152.7°,拒水性能和淋水性能优异。此外,无氟超疏水棉织物不仅保留了较高的力学性能和良好的透气性,还具有优良的耐水洗性。     

超疏水棉织物的简易制备技术

为了制备超疏水棉织物,利用烷基氯硅烷对棉织物进行气相沉积,在棉织物表面生成具有微观粗糙结构的低表面能物质聚硅氧烷,再结合织物本身的屈曲结构,使棉织物具有超疏水自清洁性能,制备方法简易,成本低且不需要昂贵的设备。采用扫描电镜、接触角测定仪、集灰试验等手段观察棉织物的表面形貌,并研究了其超疏水和自清洁性能。结果表明：当甲基三氯硅烷（MTS）与二甲基二氯硅烷（DDS）体积比为5：1,MTS与DDS的总体积为8-10 mL,气相沉积时间为120 min 时,制得棉织物表面的接触角达152.3°,滚动角为2.7°;集灰试验表明沉积后的棉织物具有良好的自清洁功能。     

UV光开关可控棉织物亲水-疏水表面性能及机制研究

 以正硅酸乙酯和钛酸四正丁酯为前驱体合成SiO2/TiO2复合溶胶，用于棉织物涂层处理以制备UV光开关可控亲水-疏水功能棉织物。SiO2/TiO2复合溶胶涂层功能棉织物水接触角为121.3°，织物呈现疏水性，经UV光照射18h后，其接触角减小到0°，织物呈现亲水性。而UV照射后的织物放置暗处12h，其接触角由0°又增大到了93.2°，接触角得到恢复。织物再经UV光照射和放置暗处反复10次后，织物接触角仍然在0°和92°-96°之间转换，实现了织物亲水-疏水的可逆转换。经紫外光谱分析可知，SiO2/TiO2复合溶胶涂层功能织物经UV光照射后其紫外透过率会略减小，而放置暗处12h后，其紫外透过率又略微增强，这种变化从实验上验证了润湿性变化的机理。     

纳米杂化氟硅疏水织物整理剂的制备及应用

用聚甲基(3,3,3-三氟丙基)/甲基含氢硅氧烷与烯丙基缩水甘油醚、全氟辛基乙烯进行硅氢加成反应,先制得侧链含全氟烷基和环氧基的氟硅聚合物(PFAMS),再与氨基改性的纳米SiO2进行接枝共聚反应,制备了一种纳米杂化氟硅聚合物(PFAMS-SiO2)并将其用于织物整理,获得了对水静态接触角达160.91°的超疏水棉织物.用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和静态接触角测量仪等仪器研究了PFAMS-SiO2的结构、在棉纤维表面的微观形态以及织物的疏水性能.结果显示,PFAMS-SiO2与预先设计的分子结构一致;经PFAMS-SiO2整理的棉纤维表面存在一层低表面能的氟硅疏水膜和大量仿荷叶的纳米微凸起,此即织物达超疏水的主要原因.     

Superhydrophobic cotton fabrics prepared by one-step water-based sol–gel coating

A simple one-step superhydrophobic coating method for cotton fabrics based on a modified silica hydrosol is presented in this study. The modified silica hydrosol was prepared by the co-hydrolysis/co-condensation of methyl trimethoxy silane and a non-fluoro compound, hexadecyltrimethoxysilane, via water-based sol–gel reaction under alkaline condition in the presence of a surfactant. The as-obtained products were characterized by particle size analyzer, scanning electron microscopy, scanning probe microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and thermal gravimetric analysis. Superhydrophobic cotton fabric with a water contact angle of 151.9° for a 5?μL water droplet and a water shedding angle of 13° for a 15?μL water droplet was successfully obtained.     

超疏水棉织物制备及其在油水过滤分离中应用

针对目前超疏水材料表面耐久性较差的问题,将十八胺和十二烷基三甲氧基硅烷改性的SiO₂颗粒与聚二甲基硅烷的混合溶液浸涂到棉织物表面制备超疏水棉织物,对其化学成分、表面形貌、接触角、机械耐久性、化学稳定性和油水分离性能进行测试与表征。结果表明:当聚二甲基硅烷添加量为1.0 mL,改性SiO₂颗粒添加3.0 g时,棉织物展现出良好的超疏水性,与水滴的静态接触角为164.5°,其在机械磨损和酸碱环境下表现出良好的稳定性;用超疏水棉织物作为过滤材料,其油水分离效率达90%以上。该超疏水棉织物坚固、环保,易于制造,在油水分离领域具有广阔的应用前景。     

氟硅烷改性CuS/SiO2复合气凝胶的超双疏防紫外线纺织品

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,在溶胶-凝胶反应过程中,加入纳米CuS,并采用十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)对其改性,成功制备了氟硅烷改性CuS/SiO2复合气凝胶(F-CuS/SiO2),并将其与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合应用到棉织物上,制备了超双疏防紫外多功能棉织物。探讨了F-CuS/SiO2质量分数、PDMS质量分数、焙烘温度、焙烘时间等主要因素对整理棉织物疏水性能的影响。结果表明:当F-CuS/SiO2气凝胶为2%,PDMS为1%,焙烘温度为160℃,焙烘时间为8 min时,整理棉织物的疏水性能最佳,水滴接触角可达159.4°,油滴接触角可达151.8°,紫外线防护系数(UPF)为237.43,整理棉织物具有良好的超双疏防紫外自清洁效果。     

织物折皱回复的各向异性表征

针对织物折皱回复存在各向异性且难以描述的问题,将通过研究试样取向角与其对应的折皱回复角的关系,寻找更科学的织物折皱回复性能表征方法。选择纯棉平纹和斜纹织物为实验材料,从经纱方向（取向角定为0°）顺时针旋转,每隔15°取一试样,平纹织物取样角度范围为0°~90°,斜纹织物取样角度范围为0°~180°。通过机器视觉测量每一试样的折皱回复角,结果表明：平纹织物可用15°和75°取向角对应的折皱回复角均值表征织物折皱回复性能;斜纹织物折皱回复角与其纹路角度密切相关,对于左斜120°左右的斜纹织物,正面用取向角15°、105°、120°的折皱回复角均值,反面用取向角0°、60°、120°的折皱回复角均值来表示织物折皱回复性能更加合理。