改性SiO2复合溶胶的制备及棉织物超疏水表面的构筑分析-纺织化学与染整工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 改性 SiO2 复合溶胶的制备 及棉织物超疏水表面的构筑研究 摘 要 随着纺织工业产业的发展和人们生活水平的提高，人们的纺织服装穿着理念也发 生了重大变化，对纺织品的质量要求也越来越高，特别是对环保和功能型纺织品尤为 青睐。近年来，纳米 SiO2 被广泛应用于构筑纺织品超疏水表面，但由于纳米 SiO2 与 织物之间主要是通过物理吸附的方式结合，织物经过多次水洗后，附着在织物表面的 纳米 SiO2 易脱落，使织物的耐水洗牢度较差，从而限制了纳米 SiO2 在纺织品上的应 用。故有必要增强纳米 SiO2 与织物间的结合力，提高无机纳米材料与织物的结合牢 度，并开发具有耐洗性的超疏水功能纺织品具有重要意义。 针对这些问题，本文制备了改性 SiO2 复合溶胶，对棉纤维柠檬酸改性，构筑了 棉织物耐久超疏水表面，并对整理织物的疏水性、耐久性、表面形貌等进行了分析。 主要研究内容如下： 一、采用溶胶-凝胶法制备氨基改性纳米 SiO2（A-SiO2）溶胶，并研究了 γ-氨 基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）、正硅酸四乙酯（TEOS）浓度、氨水用量和反应温 度对 A-SiO2 粒径及分布的影响，获得了 A-SiO2 最佳的改性工艺，结果表明：当 TEOS 浓度为 3％、APTMS 浓度为 2％、催化剂氨水用量为 2mL、温度为 30℃条件下制备 的 A-SiO2 平均粒径为 65.88nm，PDI 为 0.096，分布均匀，具有较好的分散性，且 A-SiO2 溶胶稳定透明。红外光谱（FT-IR）表明功能性官能团氨基成功引入到纳米 SiO2 的大分子链中。 二、通过两步法整理，即将棉织物先浸轧 A-SiO2 溶胶，再浸渍 3%十六烷基三甲 氧基硅烷（HDTMS）醇溶液制备了疏水效果较好的棉织物，并探讨各因素对整理后 棉织物疏水效果的影响。结果表明：A-SiO2 溶胶疏水整理后的棉织物接触角 150.36°， 滚动角为 12°，沾水等级为 70，获得了很好的疏水效果。由扫描电子显微镜（SEM） 图可知整理后棉纤维表面明显覆盖了许多颗粒状物，构成了织物表面的微纳米结构， 具有超疏水性。通过分析各因素对整理后棉织物疏水效果的影响，可知 A-SiO2 溶胶 的粒径分布越均一，PDI 越小，疏水效果越好。随低表面能物质 HDTMS 或硬脂酸浓 度的增加，织物的疏水性总体上是提高的。整理工艺对疏水效果也有一定影响，当焙 I 烘温度为 120℃，焙烘时间为 60min 时，即可获得较好的疏水整理效果。经刚柔性、 白度、断裂强力测试，表明两步法疏水整理对棉织物的各项物理机械性能影响较小。 三、为进一步提高棉织物与 SiO2 溶胶的结合牢度，利用柠檬酸对棉纤维进行表 面改性，再在 A-SiO2 溶胶的基础上用 HDTMS 对 A-SiO2 低表面能修饰，制备改性 SiO2 复合溶胶，最后通过一步法整理，将柠檬酸改性棉织物浸轧改性 SiO2 复合溶胶，改 性棉纤维表面的-OH、-COOH 可以与改性硅溶胶粒子表面的-OH、-NH2 发生共价结 合，提高棉纤维与 SiO2 溶胶的结合牢度，从而使制备的超疏水性棉织物具有一定耐 久性。结果表明：改性 SiO2 复合溶胶超疏水整理后的棉织物接触角 155.26°，滚动 角为 8°，沾水等级为 100，具有超疏水性能，经 20 次标准皂洗后，棉织物接触角为 143.37°，滚动角为 25°，沾水等级为 70，仍具有较好的疏水性。由 SEM 图可知与 未改性棉织物相比，经超疏水整理的柠檬酸改性棉织物表面明显覆盖了更多的颗粒状 物，纤维表面微纳米结构更致密，具有更高的静态接触角，且经多次皂洗后，纤维表 面的疏水膜不易破裂或脱落，故超疏水性能具有较好的耐久性。并且通过对整理前后 织物物理机械性能变化的分析，说明一步法超疏水整理对棉织物的强力、刚柔性影响 不大。 关键词：改性纳米 SiO2，超疏水，溶胶-凝胶法，接触角，耐久性，棉织物 II STUDY ON PREPARATION OF MODIFIED SiO2 COMPOSITE SOL AND SUPERHYDROPHOBIC SURFACE OF COTTON FABRICS ABSTRACT With the development of the textile industry and the improvement of peoples living standard, peoples idea of wearing apparel also has significant changes. People has higher and higher requirement for the quality of textiles, especially