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青岛大学曲丽君教授课题组:非对称结构二氧化硅/聚偏氟乙烯改性棉织物的制备及性能研究
2018-04-12 来源:中国流变网    点击次数:40次    

  1991年,P. G. de Gennes在他诺贝尔演讲上第一次采用古罗马宗教传说里的“Janus”神,来描述具有非对称结构的材料,即材料具有两面相反性能。在纺织领域中,织物的吸水性和拒水性是一组完全相反的性能。纺织品的内外层具有完全不同的性能叫做Janus或Asymmetric织物。Janus织物因其非对称的润湿性能,而具有一面超疏水,一面超亲水的独特性能。在Janus 织物中因Laplace作用力的存在,织物具有像二极管一样的功能,即“单向导通,反向截止”。

  聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种新型氟碳热塑性材料,具有优异的耐气候性、抗紫外线和抗核辐射性;以及优良的耐湿、防霉、防粘和防污染性等。因此,PVDF也成为世界上应用范围最广的膜材料之一,广泛应用于航空航天、信息处理、医疗器械、光学仪器等方面。纳米二氧化硅(SiO2)因具有粒径可控、分散性好,且二氧化硅表面具有大量易于接枝改性的硅羟基等优异的性能,使得SiO2在织物功能性整理方面具有一定的应用前景。

  喷涂技术是一种动态雾化过程,通过压力(或离心力)将喷枪(或碟式雾化器)内的液体分散均匀,并形成微小的雾滴,然后通过喷嘴喷涂到所要整理基材表面的一种后整理方法,它能有效地将纳米粒子分布在后整理基材表面。

  近日,曲丽君教授团队采用喷涂技术,成功地将二氧化硅/聚偏氟乙烯接枝在棉织物表面,并通过调整喷涂距离、时间和层数,成功地制备了非对称结构二氧化硅/聚偏氟乙烯改性棉织物。

图1 非对称结构功能棉织物制备过程图

  据报道,该织物在SiO2添加量为20%时,改性棉织物外表面的水接触角为136.6°,内表面水接触角为0o,这说明改性织物内外表面具有完全不同的浸润性,成功地制备了非对称结构功能纺织品。经10次水洗测试后,改性织物表面的水接触角都有所下降,且下降程度不超过6%,改性织物的疏水性能依旧突出,说明改性织物的耐水洗效果良好。

图2 水接触角测试图:PVDF复合棉织物水接触角测试图加实物图(a)外表面;(b)内表面;(c)经10次洗涤后织物的外表面;7 wt.% SiO2/PVDF复合棉织物水接触角测试图加实物图(d)外表面;(e)内表面;(f)经10次洗涤后织物的外表面;20 wt.% SiO2/PVDF复合棉织物水接触角测试图加实物图(g)外表面;(h)内表面;(i)经10次洗涤后织物的外表面

  此外,改性织物还具有一定的隔热性,改性棉织物的导热系数最低为0.038 W/m?K,比未处理棉织物的导热系数低了22.4%。织物表面温升曲线测试发现该织物的表面温度比未处理棉织物的表面温度低出3.5℃,可以应用于某些特殊场合。

图3 不同测试条件下织物温升曲线图:(a)30 ℃;(b)40 ℃;(c)50 ℃;(d)60 ℃

  据介绍,这种改性棉织物还具有优异的耐磨性能,这为其在服装用环境中使用提供了保障。

  研究生于荣荣田明伟副教授为共同第一作者,青岛大学曲丽君教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金的资助和支持。

  论文链接:http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0040517518760755

 
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