Page 120 - 《精细化工》2021年第4期

·754· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

由图 8 可见，随着折叠次数的增加，喷涂纸的 渐被水润湿，水接触角下降。但 PFEK/PDMS/SiO 2
水接触角下降，折叠 12 次后，水接触角还能维持在 喷涂纸表面的微纳米结构并没有遭到破坏，所以将
151°，随后，水接触角就小于 150°，喷涂纸失去超 浸泡过的样品干燥后，其水接触角恢复到 165°左右，
疏水性能，折叠 20 次后，水接触角下降到 139°。 恢复了其超疏水性能。
喷涂纸水接触角下降的原因是折叠时破坏了表面的
微纳米结构，随着折叠次数的增加，破坏程度加大，
最终失去超疏水性能。
化学稳定性也是超疏水纸在实际使用时的重要
性能之一。用盐酸分别配制 pH=1、pH=3、pH=5 的
酸性溶液，用 NaOH 分别配制 pH=9、pH=11、pH=13
的碱性溶液，测试 PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸在不同
pH 溶液浸泡 1 h 后的水接触角，见图 9。由图 9 可
以看出，随着溶液酸性的增强，水接触角逐渐降低，
但降幅较小，当 pH=1 时，水接触为 163°，喷涂纸
具有较好的疏水性能。而当碱性逐渐增强时，水接 图 10 将样品浸泡在水中的水接触角与烘干后的水接触角
Fig. 10 Water contact angles of PFEK/PDMS/SiO 2 coated
触角逐渐减少，当 pH=13 时，水接触为 154°，喷涂 paper after soaking in water and drying in oven
纸仍具有较好的疏水性能。实验证明 ，
PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸的化学稳定性能较好，在 在日常使用中，纸质材料如果被水润湿，其力
酸碱条件下都具有超疏水性能，这归因于其表面的 学性能会大幅度下降，制约了纸质材料的使用范围。
微纳米结构储存了大量的空气，这层空气屏障有效 采用拉力试验机对纸质材料的应力-应变进行测试，
阻止了酸性或碱性液体接触涂层表面，从而减少了 见图 11。
酸性或碱性液体对其破坏。

图 11 普通纸张与 PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸的应力-应变
曲线
图 9 在不同 pH 下 PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸的水接触角
Fig. 9 Water contact angles of PFEK/PDMS/SiO 2 coated Fig. 11 Stress-strain curves of ordinary paper and PFEK/
PDMS/SiO 2 coated paper
paper under different pH

为了测试 PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸在水中的稳 如图 11 所示，普通纸张的拉伸强度为 10.1
定性，将其浸泡在去离子水中，每隔 12 h 测试 1 次 MPa，将其浸泡在去离子水中，5 min 后其拉伸强度
水接触角，之后将浸泡过的样品在 60 ℃烘箱干燥 只有 0.5 MPa，这是由于接触水后，纸张表面的纤维
12 h 后再测试 1 次水接触角，见图 10。由图 10 可 会迅速地吸收水分，水分进入纤维与纤维之间的空
见，PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸的水接触角随着浸泡 隙，使相邻纤维表面距离变大，破坏相邻纤维的紧
时间的增加逐渐减小。浸泡 108 h 后，水接触角从 密结合，导致力学性能大幅下降。而 PFEK/PDMS/SiO 2
170°下降到 151°，此时喷涂纸表面仍属于超疏水表 喷涂纸的拉伸强度为 37.8 MPa，在去离子水中浸泡 5、
面；但当浸泡时间超过 120 h 后，水接触角为 147°， 15 min 后，其拉伸强度分别维持在 30.9 和 25.0 MPa。
喷涂纸失去超疏水性能。另外，将浸泡过的样品在 即喷涂纸在水中浸泡 15 min 后仍具有良好的力学性
60 ℃烘箱干燥 12 h 后，水接触角又重新恢复到 165° 能。PFEK/PDMS/SiO 2 喷涂纸的拉伸强度也远高于
左右。水接触角下降的原因是随着时间的增加，水 普通纸张，这是由于超疏水涂层包裹住纸张表面纤
逐渐侵入喷涂纸表面的微纳米结构中，导致表面逐 维，增强了纤维的刚性，提高了纸张的拉伸强度，