Page 35 - 201901

第 1 期 吕 凯，等: 防紫外线超疏水织物涂层构筑及性能 ·21·

–1
辨率为 4 cm ，扫描次数为 32。SEM：将处理前后 峰，说明聚氨酯大分子中含有有机氟硅链段。1635 cm –1
–1
的织物在真空下喷金处理，使用扫描电子显微镜， 是 C==C 的伸缩振动吸收峰，1406 cm 处是端烯基
放大倍数为 2000 和 5000 倍，分别观察涂层前后织 中—CH 2 —的面内变形振动吸收峰，表明双键引入
物的表面微观形貌。疏水性测试：采用液滴形状分 到聚氨酯分子链中，合成了紫外光固化的有机氟硅
析仪测试织物的接触角，液滴体积约为 5 μL，液滴 改性聚氨酯树脂。
与样品接触 10 s 后测量接触角（CA），同一织物在 2.2 紫外光固化整理织物的表观形貌及结构分析
表面随机取 5 个点测试，取平均值；使用微量注射 棉织物经紫外光固化整理前后的表观形貌见图 2。
器在织物上方滴落水滴，水滴体积在 15 μL 左右，
调节斜台的倾斜度，使水滴在织物表面发生滚动，
此时样品台的倾斜角度记为织物的滚动角（SA）。
防紫外性能测试：使用纺织品防紫外性能测试仪测
量织物不同波长紫外线的透过率，波长范围为 200~
400 nm，根据标准 GB/T 18830—2009《纺织品防紫
外线性能的评定》 [17] 计算织物的紫外线防护系数。
抗老化性能测试：采用加速老化实验机，在 310 nm
波长的紫外线照射下进行加速老化实验，老化实验
2
条件为 60 ℃下强度为 0.72 W/m 的紫外线照射 4 h
和 50 ℃下冷凝 4 h 的交替循环，老化实验后测试涂

层织物的疏水性能和紫外防护性能。 a、b—未整理；c、d—整理后
图 2 棉织物紫外光固化整理前后的表观形貌
2 结果与讨论 Fig. 2 Surfacemorphology of cotton fabric obtained before
and after UV curing
2.1 有机氟硅改性聚氨酯的合成
从图 2 可以看出，棉纤维具有腰圆形和天然扭
将羟基氟硅油、聚碳酸酯二醇和 PETA 等聚氨
曲（图 2a、b），整理后棉织物表面凹凸不平（图 2c、
酯合成原料物理混合后，测试红外光谱，图 1 为聚
d），与未整理织物相比表面粗糙度增大。同时可以
氨酯合成原料和聚氨酯的红外光谱。
看出涂层覆盖棉纤维表面，对相邻棉纤维间的缝隙
进行填充，避免由于棉纤维的毛细效应导致疏水性
降低。从图 2d 中可以看出，织物涂层表面含有纳米
和微米级凸起，这是由纳米二氧化硅颗粒本身和团
聚后的微米级颗粒所提供，这些二氧化硅颗粒由聚
氨酯分子链包裹附着在织物涂层表面，提高织物表
面的粗糙度 [18-19] ，经疏水性聚氨酯分子修饰后的微
纳米凸起，形成类似荷叶的微纳米乳突结构，得到
粗糙的织物表面涂层。

棉织物紫外光固化涂层整理前后的红外光谱如

图 1 有机氟硅改性聚氨酯的红外光谱 图 3 所示。
Fig. 1 FTIR spectra of organic fluorosilane modified polyurethane 由图 3 可知，整理前棉织物的图谱中，2900 cm –1
–1
从图 1 中可以看出，与原料对比，聚氨酯的谱图 处为棉纤维中亚甲基的伸缩振动吸收峰，1025 cm
–1
中 2250 cm 处—NCO 的特征吸收峰消失，3400 cm –1 处为棉纤维中 C—O—C 的特征吸收峰，1645 cm –1
–1
处—OH 的特征吸收峰消失，3320 cm 处出现了—NH 处为棉纤维吸附水的弯曲振动吸收峰。涂层整理后
–1
–1
的特征吸收峰，而且 1725、1530 和 1070 cm 处分 织物的图谱中 1725 和 1530 cm 处分别为氨基甲酸
–1
别为氨基甲酸酯键中—C==O、C—N 和 C—O—C 的 酯键中—C==O 和 C—N 特征吸收峰，838 cm 处为
特征吸收峰，说明原料中的异氰酸酯基与多元醇完 UVA400 中苯环的 1,2,4-取代特征吸收峰；805 cm –1
全反应生成氨基甲酸酯键，合成了聚氨酯大分子。 为对苯二酚中苯环的 1,4-取代特征吸收峰；770 cm –1
–1
1250 cm 处是 Si—CH 3 中甲基的对称变形振动吸收 为光引发剂中苯环的单取代特征吸收峰，1635 cm –1
–1
峰，800 cm 是 Si—C 的伸缩振动吸收峰，2950、 处 C==C 的伸缩振动吸收峰消失，说明聚氨酯分子
–1
2860 cm 处分别为—CH 3 和—CH 2—的伸缩振动吸收 中的双键经紫外光辐照后在棉织物表面固化成膜。