雾聚合制备功能性棉织物表面的研究

【摘要】近年来，功能性纺织品日益受到人们的青睐，尤其是超疏水表面因具有自清洁等优异性能受到广泛关注。棉织物广泛用于工业生活中的各个领域，其疏水改性具有重要的实际意义。超疏水棉织物制备方法主要包括溶胶凝胶法、溶液浸渍法、浸渍涂布法、一锅法等。它们的共同特点是需要浸渍-干燥-固化整理过程。然而在各种化学试剂的浸渍很难保持棉织物的柔软性、吸水性、透气性和无刺激性，虽然表面疏水性得到改善，但实用性却大大降低。针对以上不足，本文提出雾聚合的表面改性方法。雾聚合法通过将接枝聚合单体溶液雾化成细小液滴输送到活性棉纤维表面，进而引发接枝聚合达到表面改性的目的。本研究首先将硝酸铈铵水溶液雾化后喷涂到棉织物上获得活化表面，分别以甲基丙烯三氟乙酯（TFEMA）和甲基丙烯酸月桂酯（LMA）为单体，二乙烯基苯（DVB）和乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGD）为交联剂，对棉纤维表面接枝聚合并表征了整理前后表面形貌、表面润湿性、疏水稳定性、吸水性及透气性的变化，考察单体浓度、雾化处理时间、交联剂浓度以及溶剂对它们的影响。当使用2.12mol/LTFEMA-DVB溶液对棉织物表面进行整理后，XPS谱图显示出现Ce3d和F1s的特征峰；FTIR-ATR谱图中1716cm-1、1500-1600cm-1处分别出现C=O峰和苯环的特征吸收峰，表明TFEMA已接枝聚合在棉纤维表面。整理后的棉织物表面接触角达到151°，且疏水稳定性良好。改性后棉织物仍保持优异的吸水性和透气性，分别约为原始棉织物的90%和96%。当使用0.17mol/LLMA-EGD溶液对棉织物表面进行整理后，XPS谱图显示C含量由59.3%升高到74.3%，O/C由0.686降低为0.297。FTIR-ATR谱图中2850cm-1和1720cm-1处出现-CH2和C=O的伸缩振动峰；此外SEM观察发现单体溶液整理与纯溶剂整理得到的棉纤维表面形貌完全不同，因而纤维表面粗糙度的增大可归因于LMA聚合反应的发生。通过调节交联剂浓度和改换溶剂，棉纤维表面出现纳米粗糙颗粒；当单体与交联剂摩尔比为10比1，正辛醇为溶剂，整理后表面接触角高达160°。改性后棉织物吸水性和透气性分别约为原始棉织物的78%和95%。雾聚合法在棉织物表面的改性处理中显示了它单体用量少、操作简单、反应可控、可最大程度保持材料原有性能等多种优点，在其他纺织品材料的表面改性中具有极大的潜在应用价值。
【作者】汪璐；
【导师】刘向东；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】雾聚合；超疏水；棉织物；甲基丙烯酸月桂酯；

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