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·2136· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷
可以看出，织物正面对水的接触角随着紫外光
照射时间的延长而逐渐减小。当光照 36 h 后，对水
的接触角已降至 59.3°，转变为亲水性；当光照 72 h
后，对水的接触角降至 0°，织物正面转变为超亲水
性（图 5 曲线 c）。而织物反面对水的接触角几乎保
持不变，光照 72 h 后，接触角为 157.4°，依旧为超
疏水状态（图 5 曲线 a）。此外，仅浸涂疏水乳液棉
织物对水的接触角并未发生显著变化（图 5 曲线 b）。
这是因为织物正面的 α-Fe 2 O 3 作为 n 型半导体，可 图 6 超疏水棉织物对油水混合物分离
Fig. 6 Oil-water mixture separation by superhydrophobic
吸收能量大于带隙能的紫外光，将价带上的电子激 cotton fabric separation device of water-oil mixture
发到导带上，发生氧化还原反应，产生氧空位，使 executed by superhydrophobic cotton fabric (a),
表面吸收水分子，形成亲水微区，呈现出超亲水状 oil-water mixtures before separation (b), oil
collected in cylinder (c) and water collected in
态 [14-15] 。 cylinder (d)
2.6 棉织物的单向导湿性能
经紫外光照射的超疏水棉织物正面及反面的透 3 结论
湿量如表 3 所示。可以看出，棉织物的正反两面都
采用含硅的疏水乳液和 α-Fe 2 O 3 分散液分别浸
具有透湿性，且反面较高，说明制备的棉织物具有
涂的方法，可使棉织物表面对水的接触角达到
一定的单向导湿性能。棉织物反面导湿时，棉织物
158.6°，获得超疏水性。织物表面形貌分析结果证
面向水的一侧表面为超疏水性，难以被水润湿，水
实棉织物表面微米-纳米复合结构的形成。用紫外光
分不易滞留；而面向空气一侧表面为超亲水性，对
照射该超疏水棉织物表面，正面转变成超亲水性，
水分子的牵引和吸收较强，可使水分迅速散发至空 而反面仍为超疏水性，并且反面的透湿量大于正面，
气中，这样产生差动毛细效应 [16] ，因而棉织物具有
说明光照后棉织物具有单向导湿性能。同时，超疏
较高的透湿量 [17] 。 水棉织物具有良好的油水分离特性，对油水混合物
表 3 超疏水棉织物的正面及反面透湿量 中油和水的分离效率分别是 96.1%和 99.0%。
Table 3 Moisture permeability of the front and reverse 用疏水乳液和 α-Fe 2 O 3 分别浸涂制备超疏水棉
side of the super hydrophobic cotton fabric
织物是一种有效、不使用含氟化学品、对环境友好
正面 反面
且简便易行的方法。该超疏水棉织物在油水分离、
2
透湿量/〔g/(m ·d)〕 854.34 1035.35
自清洁和单向导湿等领域具有良好的应用前景。
2.7 超疏水棉织物的油水分离性能 参考文献：
为考察超疏水棉织物的油水分离特性，以 [1] Qin Zhenjun (秦贞俊). Frontier technology of world cotton textile
5.0 mL 四氯化碳模拟油与 5.0 mL 去离子水（用亚甲 (世界棉纺织前沿技术)[M]. Beijing: China Textile Press (中国纺织
出版社), 2010: 1-2.
基蓝染色，被染色的水中亚甲基蓝质量浓度为 [2] Qin Yimin (秦益民), Mo Lan (莫岚), Zhu Changjun (朱长俊), et al.
1 g/L）混合，图 6a 为油水分离装置示意图；图 6b Progress in technologies for functional modifications of cotton fibers
为分离前的油水混合物；图 6c、d 分别为分离后所 [J]. Journal of Textile Research (纺织学报), 2015, 36(5): 153-157.
[3] Liu H, Gao S, Cai J, et al. Recent progress in fabrication and
得的四氯化碳和水。将棉织物放在烧杯上（见图 6a）， applications of superhydrophobic coating on cellulose-based
然后将油水混合物缓慢倒在棉织物上，油滴会迅速 substrates[J]. Materials, 2016, 9(3): 124-161.
[4] Shangguan Wenchao (上官文超), An Qiufeng (安秋凤), Lv Zhujun
透过超疏水的棉织物，收集在烧杯中，水则由于棉 (吕竹筠). Synthesis and application of transparent water-repellent
织物的超疏水性难以透过，在上方被收集，如图 6c、 and wear resistant coating[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2018,
35(3): 377-382.
d 所示。可见，利用棉织物表面的超疏水特性，可
[5] Lin J, Zheng C, Ye W, et al. A facile dip-coating approach to prepare
在 20 s 内对油水混合物快速分离，其对油水混合物 SiO 2/fluoropolymer coating for superhydrophobic and
中油、水的分离效率分别为 96.1% 和 99.0%。此外， superoleophobic fabrics with self-cleaning property[J]. Journal of
Applied Polymer Science, 2015, 132(1): 912-918.
在连续循环 5 次后，其还可在 20 s 内对油水混合物 [6] Li Hao (李浩), Su Xunjia (苏勋家), Hou Genliang (侯根良), et al.
实现快速分离，对油、水的分离效率分别为 94.2% Construction of superhydrophobic surface with nano-silica based on
layer-by-layer assembly[J]. New Chemical Materials (化工新型材
和 98.5%，证明制备的超疏水棉织物具有良好的循 料), 2014, 42(10): 102-104.
环使用性能。 （下转第 2154 页）
