超疏水纺织品的巯基-烯烃点击化学法制备及其性能北大核心

为提高聚酯纤维的疏水性能,首先使用碱化学刻蚀法在聚酯纤维表面产生活性基团羟基和羧基,同时形成粗糙结构,其次使用气相沉积法将3-巯丙基三乙氧基硅烷沉积在纤维表面形成点击点,最后通过巯基-烯烃点击化学将含氟丙烯酸酯接枝到纤维表面,对纤维进行疏水化处理,制备超疏水聚酯纤维纺织品。借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪对纤维表面形貌和表面元素进行分析,并探究了超疏水化处理后纤维表面化学稳定性及机械稳定性。结果表明,所得超疏水纺织品经2500次机械摩擦、100次家庭水洗、144 h紫外光照、72 h溶剂浸泡后依然具有良好的超疏水性。     

静电纺丝一步法制备PS-PU复合纳米纤维超疏水表面的研究

将聚苯乙烯(PS)和聚氨酯(PU)溶于二甲基甲酰胺/四氢呋喃(DMF/THF)溶剂[m(DMF)∶m(THF)=1∶1]中,采用静电纺丝一步法制备具有微纳米微球-纤维掺杂结构的PS-PU复合纳米纤维超疏水表面,并探究影响该超疏水表面疏水性的因素。研究结果表明,溶液质量分数、PS和PU质量比及静电纺丝电压、推进速率等均对PS-PU复合纳米纤维超疏水表面的疏水性有较大影响。由单因素试验和三因素三水平正交试验结果可知,当溶液质量分数为3%、m(PS)∶m(PU)=1∶1、纺丝电压为16 kV、推进速率为1.2 mL/h、接收距离为15 cm时,所得PS-PU复合纳米纤维超疏水表面具有最佳的疏水性,且耐水冲击性良好。研究结果可为后续超疏水表面的构建提供参考。     

改性SiOx/WPU涂膜对腐败希瓦氏菌生物被膜的抑制作用

为获得对水产品中腐败希瓦氏菌生物被膜具有优良抑制性能的水性聚氨酯(WPU)涂膜，以不同微观形貌的SiOx微纳米粒子为粗糙度构建因子，采用滴涂法制备SiOx/WPU涂膜，测定改性SiOx/WPU涂膜表面的疏水疏油性能、表面能、微观形貌和热稳定性能，揭示改性SiOx/WPU涂膜对腐败希瓦氏菌生物被膜的抑制机制。结果表明，以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的SiOx颗粒为粗糙度构建因子制备的C-SiOx/WPU涂膜，尽管表面氟含量最高，但其水和正十六烷接触角分别为139.0°±3.5°和0°，仅表现为疏水超亲油性，热稳定性和抗细菌黏附性最差；改性气相纳米SiOx/WPU涂膜表现为超疏水超亲油性，热稳定性最好，且可以抑制腐败希瓦氏菌的初期黏附；以改进的St?觟ber法在同一溶剂体系中制备和改性SiOx微纳米粒子为粗糙度构建因子制备的改性微米级SiOx/WPU涂膜为超双疏表面，热稳定性较高，对腐败希瓦氏菌不可逆黏附的抑制最好，可有效降低生物被膜的代谢活性，减少胞外多糖(EPS)的分泌，培养24 h后其表面刚开始形成微菌落。本研究的超双疏性改性微米级SiOx/WPU涂膜可用于制备食品包装材料，为抗生物被膜材料在食品包装领域的应用提供技术支持。     

纺织品疏水化技术的进展(五)

5.2.3纳米硅颗粒[63] 按上述工艺,以100nm的硅粒沉积物取代纳米银颗粒,可制得具有超疏水性能的织物,但其效果不如纳米银颗粒.紧密织物(335g/m2)、疏松织物(122g/m2)以及聚酯微纤织物的对比试验发现,只有疏松织物的接触角大于(150±8)°,紧密聚酯织物的接触角为(143±3)°,而聚酯微纤织物仅为(135±3)°.这说明122g/m2的疏松聚酯织物经纳米硅颗粒改性后,具有超疏水性,表面具有最好的粗糙性,其它两种织物粗糙性能不佳.其原因可能是它们吸附的纳米硅颗粒较少,因为PVP中氮原子对纳米硅粒的吸附能力不如银粒的金属配位络合力,而且硅粒悬浮液有部分凝聚.     

基于溶胶-凝胶技术的毛/涤织物疏水改性研究

超疏水织物因其广阔的应用前景,深受人们的关注。文章以毛/涤织物为基材,探索不同粒径尺度溶胶整理毛/涤织物构造有效微-纳米复合结构的改性方法;并利用扫描电镜、红外光谱、热分析仪和视频接触角测量仪对改性织物的结构和性能进行表征和分析。结果表明:通过控制溶胶-凝胶工艺,可成功制备几十纳米至几百纳米不同粒径的纳米颗粒,将不同尺度纳米硅球原位结合到纤维表面,能够在纤维表面构造有效的微-纳米多级复合结构;再使用含疏水性长链的硅烷对粗糙表面进行改性,可开发具有超疏水特性的毛/涤织物。     

基于巯基-烯点击化学的棉织物超疏水整理

采用巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)对原棉织物进行巯基改性处理,再根据点击化学原理,在紫外催化照射下,采用季戊四醇四-3-巯基丙酸酯(PETMP)和乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(VPDMS)对MPTES改性的棉织物进行超疏水整理。含巯基和含碳碳双键的疏水化合物反应后在棉纤维上形成聚合物,可赋予棉织物超疏水性能。经优化后确定反应溶剂为二氯化碳,光反应时间为60 min,溶质物质的量比PETMP∶VPDMS为1∶3;整理后的棉纤维表面被微米级亚微米级聚合物包裹,具有抗紫外、耐酸碱性、耐水洗的性能。     

纳米酞菁蓝15∶3的硫醇-烯点击反应法制备及性能

以正硅酸四乙酯和乙烯基三乙氧基硅烷为前驱体,通过溶胶-凝胶法先在有机颜料酞菁蓝15∶∶3表面引入双键,然后通过硫醇-烯点击反应法将巯基乙烷磺酸钠接枝在酞菁蓝15∶3表面,制备了在水相中具有自分散功能的纳米酞菁蓝15∶3粉体。结果表明,当巯基乙烷磺酸钠质量分数为40%、APS质量分数为6%时,纳米酞菁蓝15∶3粉体最小粒径为180 nm,接枝到颜料表面的巯基乙烷磺酸钠占颜料质量分数的6.17%,在不外加助剂的条件下,采用超声波处理20 min制备的分散体具有较好的耐热稳定性和离心稳定性。     

仿生超疏水材料的研究现状及发展前景

阐述了荷叶效应理论及其在仿生超疏水材料制备领域的应用,阐述了超疏水材料的表面结构特征,超疏水材料的应用领域,综述了构建固体表面微纳米双重结构以获得超疏水表面的途径,并对超疏水材料的发展及前景进行了展望。     

纤维素微纳颗粒的硅烷化改性对制备超疏水材料的影响

利用纤维素纳米晶(CNC)经过喷雾干燥得到纤维素微纳颗粒(CNCmp),再用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)进行硅烷化改性,配制成超疏水涂料喷涂于定性滤纸上制成超疏水滤纸。实验结果表明,硅烷化改性对于制备超疏水滤纸具有重要影响,在自制的硅烷化反应装置中,当MTMS用量为70μL,反应温度为25℃,反应时间10 min,获得的硅烷化改性CNCmp可制备超疏水滤纸。同时发现,分别使用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(PFOTES)和MTMS对CNCmp进行改性后制备超疏水滤纸的效果相近。     

新加坡国立大学推出新型止血敷料

正据报道,新加坡国立大学的Choon Hwai Yap教授和苏黎世联邦理工学院的Dimos Poulikakos教授推出了一种新型止血敷料,制备的超疏水材料不仅能促进血液的快速凝结,还具有易于从伤口表面剥离等优点。该止血敷料的设计策略是:在超疏水聚合物基质(PTFE、PDMS)表面嵌入一层致密的具有微/纳米级粗糙度的碳纳米纤维(CNF)网络制备超疏水碳纳米纤维SHP CNF表面。CNF会促进纤维蛋白的生长从而促进凝血;同时由于血液与SHP CNF的接触面积中微空气的存在,血痂和SHP CNF间的接触被最小化,在血痂成熟和收缩后,会自然地从敷料表面剥离,与普通商用敷料     

Transformation of hydrophilic cotton fabrics into superhydrophobic surfaces for oil/water separation

In the present study, silica hydrosols were firstly prepared by water-based sol-gel method with the surfactant emulsification, using tetraethoxysilane as the precursor and ammonium hydroxide as the catalyst. Then, the silica hydrosols were applied to the cotton fabrics by dipping process, followed by the modification with (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetradecyl) trimethoxysilane and heat treatment to prepare superhydrophobic cotton fabrics. The process resulted in SiO₂ nanoparticles covalently attached to the cellulose surface and fluorine-containing siloxane coupling agent which brought about an inherent microscale roughness and the superhydrophobic character. The investigation of oil/water mixture has been carried out using the as-prepared superhydrophobic cellulose fabric-based materials.     

超疏水聚酯滤布的性能及其在油水分离中的应用

为改善纳米二氧化硅的分散性,提升其与聚酯滤布的结合力,采用巯丙基三甲氧硅烷对纳米二氧化硅进行表面修饰,并通过浸渍-涂覆的方法将修饰后的二氧化硅负载在聚酯滤布表面,得到超疏水滤布。通过场发射扫描电镜、光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪及特征X射线能谱仪等对滤布进行了微观形貌、结构、元素及价态等方面的分析。结果表明:滤布表面均匀负载的低表面能硅树脂及其在滤布表面构建的微纳米多级凸起结构赋予滤布超疏水性,接触角高达156°;该滤布耐溶剂性能优良,在不同有机溶剂中浸泡72 h后,接触角仅下降1°~4°,滤布兼具高强度、超疏水/超亲油的特性。     

再生纤维素纤维-纳米金柔性复合物的制备及其对尼尔兰的快速检测

为获得柔性纤维素基表面增强拉曼光谱(SERS)增强基底,以从废纸中再生的纤维素纤维为固相载体,经表面改性后通过自组装将纳米金粒子负载到纤维素纤维表面得到再生纤维素纤维-纳米金复合物。借助紫外-可见光光谱仪、红外光谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜及光学显微镜对再生纤维素纤维及再生纤维素纤维-纳米金复合物进行表征,并利用时域有限差分法对SERS基底中纳米金的电场强度变化进行模拟。表面改性后纤维素纤维在干燥和湿润条件下的平均直径分别为28.21和42.29 μm,利用直径变化这一特点可调控纤维表面纳米金粒子间距获得更多的SERS热点。该柔性SERS基底光谱均一性的相对标准偏差为3.5%,其对环境污染物尼尔兰分子的检出限达到1×10^-9 mol/L。     

基于响应面法优化酿酒黄水酶促酯化条件的研究

优化了酿酒黄水的酶促酯化条件。以乙醇体积分数、pH、红曲酯化酶活力和反应时间为因子,应用响应面法得到了总酯产量达最大时的工艺条件。由多重回归分析和方差分析的结果可知,实验数据与所得二次多项式方程的拟合度较高。由从数学模型得到的3-D响应面图所确定的黄水酶促酯化的最优条件为:乙醇体积分数22.64%,pH2.77,红曲酯化酶活力283.00mg/100mL,反应时间为20d。在(32±0.2)℃条件下,黄水发酵液中的总酯含量由发酵前的(0.82±0.06)g/L提高到(6.90±0.14)g/L。     

Fabrication of superhydrophobic,antibacterial, and ultraviolet-blocking cotton fabric

Inspired by the superhydrophobic behavior of lotus leaf, a simple coating method was developed which could facilitate bionic creation of superhydrophobic surfaces on cotton textiles with a new functional properties. Silver nanoparticles (AgNPs) with a high deposition density were formed on the surface of cotton fabric through an alkali pre-activation followed by in situ reduction of silver nitrate. The Ag-coated fabric was then reacted with octyltriethoxysilane (OTES) to form a low surface energy layer on the fiber surface. The fabrics were characterized by ultraviolet-visible reflectance spectrophotometry, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffractometry. Hydrophobicity properties were assessed by contact angle (CA) goniometry and shedding angle (SHA) technique. Antibacterial activity was measured against Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria, and UV-blocking ability was measured using the AATCC method. SEM images showed the formation of AgNPs which were distributed uniformly on the fibers’ surface with a high coating density. Superhydrophobicity property of the treated fabric was confirmed with the CA of 156° and SHA of 8°. High antibacterial activity was observed without the reduction of inhibition size after coating with the OTES. The fabric also showed excellent UV-blocking with the ultraviolet protection factor of 266.01.     

前处理工艺对毛/涤织物疏水改性效果的影响

针对毛/涤织物中羊毛和涤纶表面没有足够的反应活性位点,难以进行化学改性,制约了毛/涤织物在超疏水方面的表现等问题,先采用紫外光照射,再用过氧化氢对毛/涤织物进行前处理,使用二氧化硅对毛/涤织物进行疏水改性,通过静态接触角测试、扫描电镜观察、羊毛Allw?rden反应实验等方法分析前处理工艺对织物疏水性能的影响。结果表明:当织物经紫外光照射后再用双氧水处理时,紫外光照射先使羊毛表面拒水性细胞膜消除,双氧水处理进一步破坏了羊毛表面的鳞片层,使羊毛表面暴露出较多的化学反应位点,因此,硅颗粒更容易沉积在羊毛表面,赋予羊毛织物超疏水特性。     

Superhydrophobic poly(vinyl butyral) nanofibrous membrane containing various silica nanoparticles

Nanofibrous composite membranes were prepared by the elecrospinning process of poly(vinyl butyral) (PVB) solution that contained hydrophobic silica nanoparticles (SiO₂). Various surface modifications of the silica nanoparticles have been used to improve the waterproofing capacity of the membrane. Specifically, investigation was made into the effects of the rheological properties of the solution, as well as on fibre diameter as exerted by the applied voltage and the tip-to-collector distance. It was found that drastically increasing shear viscosity and the elasticity of the solution with the silica nanoparticles demonstrated a negligible effect on the creation of nanofibres, an issue rarely discussed in the literature. In fact, increasing the applied voltage and the tip-to-collector distance resulted in heightening the average fibre diameter. According to water contact angle measurements, the given PVB nanofibrous membrane reinforced with the incorporated silica nanoparticles demonstrated superhydrophobic surface properties.     

超疏水导电聚酯织物的制备及其性能

为使织物兼具疏水与导电的性能,使用自制碳黑杂化同质聚酯浆料,先对聚酯织物进行导电整理,再采用溶剂诱导结晶（SINC）的方法在导电织物的表面构造微观粗糙结构,然后用甲基三氯硅烷（MTS）修饰,制备出耐水洗超疏水导电聚酯织物。研究了浆料中聚酯、碳黑的含量以及溶剂诱导结晶处理条件对织物导电及疏水性能的影响,借助场发射扫描电子显微镜、差式扫描量热仪、X射线衍射仪、接触角测量仪等对织物导电、润湿性能、耐用性及表面结构的微观形貌与结晶特点进行表征。结果表明,制备的疏水导电聚酯织物表面电阻率数量级在10 ²～10^３Ω,与水的接触角大于150°,超声水洗12 h后织物表面电阻率数量级不变,与水的接触角不小于140°。     

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.     

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。