【摘 要】
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十三五”规划发展至今,包含在先进制造行业之中的先进表界面材料研究正在蓬勃发展;同时,人们对美好生活的追求和向往愈加坚定。这就为表界面材料中的超疏水材料发展提供了良好背景和实际需求支持。在此背景和基础上,研究制备多功能的超疏水织物具有重要意义。超疏水织物经过多年的研究发展,形成了很多种制备方法。但是,大多数的超疏水织物在尝试投入实际使用时都会存在稳定性不佳的问题,这极大的制约了超疏水织物的实际应用。
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十三五”规划发展至今,包含在先进制造行业之中的先进表界面材料研究正在蓬勃发展;同时,人们对美好生活的追求和向往愈加坚定。这就为表界面材料中的超疏水材料发展提供了良好背景和实际需求支持。在此背景和基础上,研究制备多功能的超疏水织物具有重要意义。超疏水织物经过多年的研究发展,形成了很多种制备方法。但是,大多数的超疏水织物在尝试投入实际使用时都会存在稳定性不佳的问题,这极大的制约了超疏水织物的实际应用。因此,提高超疏水织物的稳定性就非常有现实意义。邻苯二酚衍生物作为新型功能材料具有良好的后功能化能力,且其还有很大的研究和开发空间。本文就以邻苯二酚衍生物为基础原料,提出了一些制备稳定超疏水织物的新方法。(1)无需低表面能分子修饰的聚多巴胺沉积法。首先,我们以属于邻苯二酚衍生物的聚多巴胺(PDA)在棉织物表面的简单沉积,仅使用催化剂加速沉积而不使用任何低表面能物质修饰制备出稳定性良好的超疏水织物表面。该方法一步制备,过程简单,所制得的超疏水织物表面有着超疏水性良好,耐水洗,耐磨,耐酸性腐蚀等多种优点。(2)单宁酸-金属离子螯合沉积法。本文以单宁酸和金属离子螯合作为基础反应(TA/MI体系),在棉织物表面制备稳定的中间层,在使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)作为低表面物质修饰液,制备出超疏水性能良好,耐腐蚀性优异的超疏水织物。在此方法中,我们分别使用了两种不同的金属离子,一种三价铁离子,使得制备成本低廉,广泛性好;一种为银离子,使得最终表面具有良好的抗菌性,从而实现了超疏水织物的多功能化。此外,我们还利用戊二醛(GA)提高了超疏水表面稳定性。对制备的超疏水织物进行了微观形貌(扫描电子显微镜,SEM)和化学组分(x-射线光电子谱,xps)表征,进而尝试解释超疏水表面形成的机理,并研究了这几种超疏水织物的润湿性,及其各项稳定性,具体包含耐磨性、耐酸碱腐蚀性、耐水洗性、耐有机溶剂超声性、耐沸水性以及耐紫外辐照性。对基于PDA简单沉积的超疏水织物表面还进行了酸碱浸泡后力学性能对比检测;对基于TA/MI体系中的TA/Ag+型超疏水织物还进行了抗菌性检测。此外,油水分离能力作为本文中制备的超疏水表面的共同应用也被进行了测试。综合结果表明,PDA简单沉积制备的超疏水织物超疏水性良好,接触角最高可到164.9°,滚动角最小可达5°;在稳定性方面,其可在45 kpa下经受200次磨损循环后保持超疏水性,也可以在p H=1的酸性溶液中浸泡48 h同时保持超疏水性,也可以在AATCC标准下水洗100个循环而保持超疏水性。而基于TA/MI体系制备的超疏水织物超疏水性良好,接触角最高可到167.5°,滚动角最小可达2.5°,且其具有良好的耐酸碱性和抗菌性。耐酸性方便,其可在酸性溶液(p H=1)和碱性溶液(p H=12)中浸泡10天后仍然保持超疏水性;抗菌性方面,其抑菌率为99%,抗菌效果良好。
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