Page 63 - 《精细化工》2020年第5期
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第 5 期 王美淑，等: 有机硅接枝聚合法制备超疏水棉织物 ·913·
reaction; superhydrophobicity; functional materials
功能性纺织品是指除了具有常规的装饰、保暖 基硅氧烷（MVPDMS），建德市聚合新材料有限公
等基本功能外还具有某些特定功能的织物，常见的 司；NaOH（AR）、乙酸乙酯（EA，AR），广州化学
[1]
功能有快干、超疏水、防污、防辐射、防静电等 。 试剂厂；八乙烯基八硅倍半氧烷(VPOSS，质量分数
随着科技的发展和社会生活水平的提高，人们对功 98.0%，下同），郑州阿尔法化工有限公司；硝酸铈铵
能性纺织品的需求不断增大，预期市场销售额年均 （CAN，99.99%）、四氢呋喃（THF，AR）、辛硫醇
增长 3.8%左右，新技术新产品不断更新，市场前景 （OTMC，98%）、十二硫醇（DDMC，98%）、全氟癸
[2]
良好 。超疏水织物是较为常见的一种功能性纺织 硫醇（PFDCMC，97%）、安息香二甲醚（DMPA，
品，由于常规织物本身具有亲水特性，容易吸附各 99%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
[3]
种液体，造成沾污 ，通过超疏水处理后，织物由亲 S-3700N 型扫描电子显微镜（SEM）、E-1010
水变为疏水，不但保留了原本的透气效果，而且具 离子溅射仪，HITACHI 日本日立公司；Nicolet iS50
有拒水、抗污和自清洁特性，从而极大地扩展了织 型红外光谱仪（FTIR）、Escalab 250xi 型 X 射线光
物用途，广泛应用于服装纺织、生物医学等领域 [4-6] 。 电子能谱仪（XPS），赛默飞世尔科技（中国）有限
超疏水表面是指水滴与表面的接触角大于 150°， 公司；DSA30S 型接触角测量仪，德国 KrüSS 公司；
滚动角小于 10°的表面 [7-10] 。超疏水特性是由其材料 ZF-20D 型暗箱式紫外分析仪，上海宝山顾村电光仪
表面的粗糙度和表面自由能共同决定的 [11-12] 。材料 器厂；TABER 型耐磨耗性试验机，东莞市迈晟电子
表面的粗糙度一般是采用在其表面构造微纳结构的 设备有限公司。
方式获得，以溶胶-凝胶法 [13-14] 最为常见，超疏水效 1.2 超疏水棉布的制备
果优异。但是织物经常处于不断摩擦和洗涤的使用 （1）原布预处理：将原布放入 1 mol/L NaOH
条件，脆弱的微纳结构容易破坏，耐久性不理想。 溶液中，90 ℃恒温水浴搅拌 3 h，取出，用去离子
因此，实际应用中多采取降低织物表面自由能并配 水洗至中性，烘干称重，文中出现的负载量均以原
合织物纤维微米尺度结构的方法来达到超疏水的效 布质量为参照。
果 [15] 。传统的含氟聚丙烯酸酯超疏水处理剂效果优 （2）接枝改性反应：称取一定质量的 CAN 溶
于水中，配成质量分数 1%的 CAN 溶液，将步骤（1）
异，但因使用易水解且环境降解困难的 C8 型含氟
处理过的样品布放入 CAN 溶液中浸润，取出吸干其
单体而被禁用。虽然替代性的 C6 甚至 C3、C4 单体
表面自由溶液，称重，计算 CAN 在原布上的实际负
被应用于拒水剂的制备中，其生理毒性和成本依然
载量，阴干；然后放入质量分数 1% VPDMS 的 THF
是制约含氟拒水剂发展的因素。环保型织物的超疏
溶液或 VPDMS/VPOSS 的 THF 溶液中，浸润后取出
水处理多以长链烷烃系列或聚硅氧烷系列为主，对
阴干，称重，计算 VPDMS 的负载量；将样品布铺平
纤维的修饰一般是通过表面自交联或与表面接枝的
方式 [16] ，其链接官能团多以酯键为主，易水解，产 置于三口烧瓶中，无需搅拌，在 N 2 气氛中 25 ℃反
应 48 h，取出洗净称重，得到 VPDMS 改性布或
品存在着耐久性差的缺点。
VPDMS/VPOSS 改性布〔VPDMS 包括 MVPDMS 3% 、
本文通过 CAN 氧化棉纤维产生自由基接枝的 MVPDMS 6% 、 MVPDMS 10% 、 TVPDMS 1.3% 、
方式 [17] ，将 VPDMS 和 VPOSS 通过 C—C 键与棉纤
TVPDMS 0.5% 、TVPDMS 0.2% ，下标指与硅原子相连
维骨架相连接，加之聚硅氧烷自身 C==C 双键的聚
的乙烯基物质的量占硅原子总物质的量的百分比，
合交联，在棉纤维表面形成一层聚硅氧烷交联层，
即 n(乙烯基)/n(Si)〕，计算增重量并测量水接触角。
来显著降低纤维表面能，以获得超疏水型棉织物。
（3）巯基/乙烯基点击反应改性：取一定量的巯
为了提高改性棉织物的超疏水性和耐久性，在此基
基单体（OTMC、DDMC、PFDCMC）和占巯基单体
础上，拟通过点击化学反应引入巯基单体进行二次
物质的量的 3%的 DMPA 光引发剂加入溶剂 EA 中，
改性，使改性后的棉织物符合穿戴用棉织物安全环
配 成 质量 分数 为 1% 的溶液 ，将步骤 （ 2 ）中
保、耐久性强的要求。
MVPDMS 10% /VPOSS 的改性布置于溶液中，N 2 氛围
1 实验部分 搅拌 15 min，然后置于紫外光（365 nm）下照射 30 min，
取出洗净，烘干，得到 MVPDMS 10% /VPOSS/OTMC
1.1 试剂与仪器 改 性布、 MVPDMS 10% /VPOSS/DDMC 改性 布和
2
原棉布，130 g/m ，平纹，当地市场采购；端乙 MVPDMS 10% /VPOSS/PFDCMC 改性布，测量其水接
烯基聚二甲基硅氧烷（TVPDMS）、多乙烯基聚二甲 触角。
