POSS聚合物改性纤维制备超疏水纺织品的研究

摘要

超疏水纺织品因有着自清洁、抗腐蚀、液体分离等性能而受到研究者的普遍关注。目前大多数超疏水材料在实际应用中易受物理摩擦、机械洗涤、紫外光照、有机溶剂等外界影响而失去超疏水性能，因此提高超疏水纺织品耐用性具有重要意义。鉴于八乙烯基笼型聚倍半硅氧烷(OVPOSS)是一种纳米尺寸的有机无机杂化粒子，有优异的物理机械性能和热稳定性。除此之外，OVPOSS还具有较低的表面能及乙烯基官能团活性较高的性质，本课题利用OVPOSS为桥梁，以棉织物和涤纶(PET)纺织品为基材，通过共价接枝POSS基聚合物和引进POSS基弹性体聚合物两种途径制备耐用超疏水纺织品。 (1)采用化学气相沉积法将3-巯丙基-三乙氧基硅烷(MPTES)沉积在棉纤维表面，在纤维表面引入巯基，通过巯基-烯烃点击化学反应将OVPOSS、四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯(PETMP)以共价键的形式接枝于棉纤维表面并形成POSS基聚合物，获得具有超疏水性能的棉纺织品。采用扫描电镜对纤维表面微观形貌进行检测；采用接触角测量仪定量测试纤维表面润湿性能的变化；采用光电子能谱检测纤维表面元素的含量和元素周围的化学环境。探究MPTES的用量、OVPOSS和PETMP的用量、光照时间，以及光引发剂DMPA的用量对纤维表面疏水性能的影响。通过物理摩擦、机械洗涤、紫外光照、常用有机溶剂和酸碱溶液的浸渍等对接枝POSS基聚合物后棉织物的超疏水稳定性进行考察。结果表明，制备的超疏水棉织物可耐16天酸、碱、盐溶液的浸泡，120h丙酮、N，N-二甲基甲酰胺等有机溶剂的浸渍，以及70h的紫外光照射，表现出优异的耐化学稳定性和较优的耐机械摩擦稳定性。 (2)以涤纶织物为基材，以二氯甲烷为溶剂，采用“一锅法”，在DMPA的引发下使侧链带巯基的PDMS(PDMS-SH)和OVPOSS发生巯基-烯烃点击化学反应，从而在纤维表面引进POSS基弹性体聚合物，赋予纺织品超疏水性能。通过扫描电镜对纤维表面形貌进行分析；通过接触角测量仪定量测试纤维表面润湿性能的变化。分别考察PDMS-SH、OVPOSS和DMPA的用量、以及反应时间等对纤维表面润湿性能的影响；通过物理摩擦、机械洗涤、紫外光照、常用有机溶剂和酸碱溶液的浸渍等对POSS基弹性体聚合物处理涤纶织物后的超疏水稳定性进行评估。结果表明，该超疏水织物表面可抵抗12天酸、碱、盐溶液的浸泡、84h实验室常用有机溶剂的浸渍以及7天的紫外光照射。同时该织物表面还可以抵抗6000次物理摩擦和600次家庭水洗，表现出优异的超疏水稳定性。

目录

1 绪论

1.1 超疏水表面的简介

1.2 超疏水纺织品的常规制备方法

1.3 耐用型超疏水纺织品的研究进展

1.4 POSS材料的简介

1.5 课题的提出

2 OVPOSS的合成与表征

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

3 接枝POSS聚合物改性纤维表面制备超疏水纺织品的研究

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 POSS基弹性体聚合物改性纤维制备超疏水纺织品的研究

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

致谢

参考文献

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