超疏水抗菌棉织物的制备与性能研究

发布时间：2020-06-23 01:13

【摘要】：自荷叶效应被发现以来,超疏水表面因其所具备的自清洁性、防污性和防结冰等优秀性能获得了广泛关注,并在各个领域得以应用。随着生活水平的提高,人们对于织物的功能性提出了更高的要求,超疏水抗菌功能性织物也因此拥有了广泛的用途。本文制备同时具有超疏水性能和抗菌性能的棉织物,主要进行了以下三个方面的工作:(1)在棉织物表面沉积聚多巴胺,以聚多巴胺作为粘合剂和还原剂,以硝酸银、柠檬酸铵和硼酸的混合溶液作为浸渍液,还原纳米银粒子并使其粘附在棉织物表面,经十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)处理后,得到超疏水抗菌织物,并对产物进行表征,测试其疏水和抗菌性能。结果表明:聚多巴胺在织物表面呈现出微米凸起,与还原出的单质银纳米粒子共同构建超疏水表面的基础结构——微纳米粗糙结构;整理后棉织物的静态接触角为152.0°,滚动角为6°,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均达到了99.9%,并且表现出良好的自清洁性能。在经过30次洗涤之后,织物表面的接触角依然能保持在146.8°,滚动角为19°,且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为95.4%和95.2%,具有良好的耐洗性。(2)以环氧氯丙烷和N,N-二甲基十二烷基胺为原料,以异丙醇为溶剂合成环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵(EPDDAC),对合成条件进行系统研究。结果表明,当环氧氯丙烷和N,N-二甲基十二烷基胺摩尔比为1.3,反应温度为50℃时,反应具有较高的合成率。然后以KH550为偶联剂,将EPDDAC接枝到纳米二氧化硅粒子上,制得季铵化纳米二氧化硅粒子。通过核磁氢谱,红外光谱,光电子能谱对产物进行表征。(3)以聚多巴胺作为粘合剂,使具有抗菌功能的季铵化纳米二氧化硅粒子与棉织物纤维表面结合,再用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对其进行表面修饰,制备出了超疏水抗菌织物。整理后织物具有153.2°的静态接触角和6°的滚动角,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到99.7%和99.9%,表现出优异的抗菌性能,在经过30次洗涤之后,织物表面的接触角依然能保持在147.0°,滚动角为18°,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为96.2%和98.9%,具有良好的耐洗性。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS195.5
【图文】：

荷叶,自然状态,扫描电镜图,昆虫

1-1 （a）荷叶的自然状态图及（b）、（c）、（d）扫描电镜图（a）The integral photo and （b）、（c）、（d）SEM photosof th不是自然界中唯一表现出超疏水性的生物，在许多昆虫和鸟象，表 1-1 列出了部分其它具有超疏水性能的生物表面[7-10]表 1-1 部分植物和昆虫表面的接触角Table 1-1 Contact angles of some plants and insects植物/昆虫名接触角（°）水稻叶 157芋头叶 161拉梅叶 167水黾 167

示意图,超疏水,超亲水,接触角

第一章绪论其中，、和分别表示固-气,固-液以及液-气界面上的表面自由能（如图 1-3 所示（a）所示），根据接触角，可以将固体表面分为以下四类[12]：（1）当接触角小于10°时，固体表面呈现出超亲水性；（2）当接触角在 10°和 90°之间时，固体表面呈现出亲水性；（3）当接触角在 90°和 150°之间时，固体表面表现为疏水性；（4）当接触角大于 150°时，则表现出超疏水性（如图 1-2 所示）。

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