利用聚多巴胺制备超疏水/油耐磨棉织物及其性能研究

• 作 者: 郑果林
• 出 处: 江南大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 无氟超疏水棉织物 超疏油棉织物 多巴胺 耐磨擦

近年来,功能纺织品尤其是超疏水纺织品因其具有独特的自清洁、抗污、防雾、抗冰雪附着性能等潜在的应用价值,受到越来越多的研究者和消费者的青睐。早在二十世纪五十年代,杜邦公司率先采用含氟整理剂赋予纺织品表面疏水性能。但随着研究的深入与科学技术的快速发展,科技工作者发现氟类物质不能在自然环境中降解,且存在生物累积性,从而对人类社会具有潜在的危害。因此,开发无氟超疏水纺织品是未来的发展趋势。研究表明,超疏水、超疏油纺织品在实际的使用过程中存在磨擦耐久性差的缺陷,因此开发具有稳定、持久超疏水或超疏油性能的纺织品是本研究领域的主要挑战之一。基于此,本文主要的研究内容包括以下三部分:首先,受海洋贻贝强黏附性的启发,采用盐酸多巴胺赋予棉织物表面聚多巴胺层,随后用硫酸镍溶液在涂层表面构筑粗糙结构,然后用十八胺(ODA)的乙醇溶液修饰上述涂层,达到降低棉织物表面能的目的,从而制得无氟超疏水棉织物。实验结果表明,超疏水棉织物表面经过500次磨擦后,仍然具有优异的超疏水性能,经过1000次磨擦后具有高疏水性能,从而赋予棉织物表面持久的超疏水功能,克服了现有超疏水棉织物表面不耐磨擦的缺陷。其次,为了缩短超疏水棉织物的制备过程,通过一步原位沉积法制备得到无氟超疏水耐磨棉织物。采用有机硅树脂在织物表面形成一层疏水膜,然后借助硅树脂的黏附性将十八胺牢固地粘附在织物表面,以此达到构造粗糙表面结构和降低织物表面表面能的目的,突破了传统方法使用额外纳米粒子构造粗糙表面结构制备超疏水纺织品的局限。实验结果表明,水滴在改性棉织物表面的接触角达到154.4±0.6°,改性棉织物表面经过30次磨擦后,水接触角为151.5±0.4°。此外,改性棉织物表面对不同温度的热水具有较好的阻隔能力。最后,鉴于超疏水表面容易被油类物质污染而失去超疏水功能,于是制备得到超疏油、亲水耐磨棉织物。基于叶酸在加热条件下能够自聚合的特性,诱导多巴胺在碱性条件下形成微纳米聚多巴微颗粒,并沉积在棉织物表面,赋予棉织物表面一定的粗糙度。为了进一步提高棉织物表面的粗糙度,随后分别采用六氟硅酸铵、3,5-二(三氟甲基)苯胺、阴离子表面活性剂fs-81与fs-63修饰聚多巴胺颗粒。其中,3,5-二(三氟甲基)苯胺与聚多巴胺纳米颗粒表面的酚羟基发生席夫碱反应而固着在织物表面,六氟硅酸铵与聚多巴胺纳米颗粒依靠静电作用固着在织物表面,而fs-81、fs-63与六氟硅酸铵通过静电力作用而发生自组装,并聚集形成微纳米颗粒,进一步提高了棉织物表面的粗糙度与降低棉织物表面的自由能。实验结果表明,改性棉织物表面对食用油、乙二醇、甘油均具有超疏特性,即使经过25次磨擦后,食用油滴在棉织物表面的接触角仍保持在150°以上。