Page 212 - 《精细化工》2020年第7期
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·1494· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
超疏水材料以其抗黏附、拒水、自清洁性能引起 择。它不仅表面能低，具有疏水性，还具有良好的
[3]
广泛关注 [1-2] 。基于 WENZEL 与 CASSIE-BAXTER [4] 成膜性，使得涂覆后的涂膜不仅平整光滑，而且具
的两个理论，制备超疏水表面有两个途径：降低表 有较高的抗拉强度和韧性 [21] 。例如，刘立柱等 [22] 将
面能和增加表面粗糙度。近年来，超疏水材料的研 纳米二氧化硅添加到聚乳酸中制得高强度、高热稳
究进展显著，对广泛应用于纸张、家居和建材等领 定性的复合材料 [22] 。然而，在聚乳酸中添加纳米粒
域的纤维素类产品的表面也提出超疏水性要求。然 子制备超疏水涂料或涂层鲜见文献报道。由于聚乳
而，鉴于纤维素本身亲水性的特点，需要对其进行 酸不溶于水，溶于有机溶剂，本文采用低毒的有机
[5]
处理，才能达到产品表面的超疏水性 。 溶剂二氯甲烷作为聚乳酸的分散剂。 夏新干 [23] 在涂
纤维素产品超疏水化的诸多方法中，溶胶-凝胶 覆型绿色防潮包装纸板的关键技术研究中，也用聚
法 [6-11] 因其条件温和、制备简单而备受青睐。李正 乳酸的二氯甲烷溶液作为纸板的防潮涂层。该文提
雄等 [12] 以无机硅化合物为前驱体，制备二氧化硅溶 到，虽然二氯甲烷是有机溶剂，但仍然满足绿色、
胶，将其负载在棉织物上，得到负载二氧化硅微粒 环保要求。
的棉织物。继而，对其以低表面能十六烷基三甲氧 针对防水涂料制备较为繁琐、防渗透性不理想
基硅烷（HDTMS）进行疏水化改性，得到超疏水棉 的缺点，本文采用 HDTMS 与 TEOS 通过溶胶-凝胶
织物。在上述硅烷实现纤维素类产品超疏水性时， 反应，制得疏水硅烷纳米粒子。并将其分散在聚乳
为了提高其稳定性，通常加入硅烷偶联剂 [13-14] 。由 酸的二氯甲烷溶液中，制得适用于纤维素类产品的
疏水硅烷纳米粒子/聚乳酸复合防水涂料，为高渗透
于硅烷偶联剂水解后的硅烷基团能与硅溶胶中 SiO 2
粒子表面的硅羟基缩聚形成化学键，可使有机相和 性涂料的研究与开发提供借鉴。
无机相之间较好地结合 [14-15] 。例如，陈亚男 [16] 用正
硅酸乙酯作为前驱体，以 γ-缩水甘油醚氧基三甲氧 1 实验部分
基硅烷（KH560）和 γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基 1.1 试剂与仪器
硅烷（KH570）为偶联剂，并加入共溶剂无水乙醇， 乙醇（化学纯）、TEOS（分析纯）、二氯甲烷（分
用溶胶-凝胶法制备了硅烷偶联剂改性的硅溶胶，并 析纯），氨水溶液（质量分数 28%，化学纯），均购
用于防水涂料中。 自国药集团化学试剂有限公司；HDTMS（化学纯）、
尽管近年来超疏水纤维素制品有很大进展，产 硅烷偶联剂正丙氨基三乙氧基硅烷（KH550，化学
品层出不穷。但水在超疏水纤维素产品表面的渗透 纯），均购自全希化工有限公司；聚乳酸（相对分子
性研究很少。例如，BALU 等 [17] 用等离子体技术制 质量 80000），购自天宏塑化有限公司。
备了超疏水纸，且具有水一滴落就滚下的特点。DAOUD Nicolet 6700 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
等 [18] 采用 HDTMS、正硅酸乙酯（TEOS）和 3-缩水 Thermo 公司；JCY 接触角测试仪器，上海方瑞仪器
甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的共水解和缩聚制备改 有限公司；Nova Nano SEM 450 扫描透射电子显微
性硅溶胶，并将其用于棉织物表面超疏水化。然而，他 镜，美国捷克 FEI 公司。
们都没有研究水滴在产品表面的渗透情况。 1.2 方法
为了增强硅溶胶或纳米粒子防水涂料的防渗透 1.2.1 疏水硅烷纳米粒子/聚乳酸复合防水涂料的
性，一般将其添加到聚合物中 [19-20] 。在纳米粒子所 制备
添加的聚合物中，聚乳酸（PLA）是一种很好的选 合成路线如下所示。
疏水硅烷纳米粒子的制备：将 0.02 mol TEOS 2∶1、1∶1、1∶2）加入 25 mL 乙醇中。向上述混
与 HDTMS，按照一定的物质的量比（6∶1、4∶1、 合液中逐步滴加质量分数 28%的氨水溶液 6 mL，室
