基于水性聚氨酯的棉、涤织物无氟超疏水整理研究
发布时间：2021-11-09 07:55
超疏水涂层材料具有自清洁、油水分离、防腐蚀、减阻、防冰等重要特性,在科学研究与工业生产等诸多领域引起广泛的关注。然而,此类涂层材料在实际应用中仍然存在一些问题,其中包括有机溶剂与含氟化合物的使用,以及机械稳定性差等缺点。为了有效的解决这些问题,本论文利用长碳链烷基硅烷中的疏水长碳链与水性聚氨酯乳液中分散相之间的疏水相互作用,实现长碳链烷基硅烷在水性聚氨酯乳液中的有效分散,用于制备水性无氟的棉和涤纶织物用超疏水整理剂,并在含长碳链烷基硅烷的水性聚氨酯乳液中添加氧化硅纳米颗粒以增大整理后纤维表面的粗糙度,从而提高织物的超疏水性能。本论文主要工作具体如下:（1）基于普通水性聚氨酯的棉织物超疏水整理:首先选用易得的市售普通水性聚氨酯（WPU）,将十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）通过搅拌分散于其中,然后加入氧化硅纳米颗粒和交联剂（IPDI）制备得到超疏水整理剂,并通过浸轧法对棉和涤纶织物进行整理。结果表明,该超疏水整理剂对涤纶没有效果,整理后原本疏水的涤纶织物反而变亲水;在棉织物上具有显著效果,亲水的棉织物整理后水接触角为157.7±2.0°,滚落角为20±1.2°;透气性能下降不明显,透气率...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２自然界中水稻叶的表面图片和水稻叶表面彩色扫描电子显微图??
第一章绪论?基于水性聚氨酯的棉、涤织物无氟超疏水整理研宄??气／二、??Ｙｓｖ?液、???固?Ｙｓｌ??图１－３接触角７ＴＣ意图??根据０的大小来判断该固体表面的润湿性能，当９０°时，固体表面表现亲水性??能，且接触角越小，表示固体表面亲水性能越好；当０?＝?０°时，固体表面表现出完全??润湿；当９０°时，固体表面表现疏水性能，且接触角越大，疏水性越强；当０＝１８０°??时，该固体表面完全不被润湿。??如果固体表面是光滑的，则固体表面的接触角可以用杨氏方程Ｎ表示：??，，匕丨ｖｃ〇Ｗ?（?ｊ．！）??式中，｝＾ｖ为固－气界面的表面张力（ｒｎＮｎｒ１）；）＾为液－固界面的表面张力（ｍＮｍ－１）；??ｙ／ｖ为液－气界面的表面张力（ｍＮｎｒ１）?；?０为气、固、液三相平衡时的接触角（°）。??杨氏方程是一种理想状态，即固体表面光滑平整、表面化学成分均一时此方程才??适用。在实际情况中，这种表面几乎不存在，一般固体表面都有不同的粗糙结构，而??粗糙结构的存在对固体表面的润湿性能也具有一定的影响。??１．２．３?Ｗｅｎｚｅｌ?模型??１９３６年，Ｗｅｎｚｅｌ５３］提出了粗糙表面的润湿状态模型（图１－４），其方程为１－２所??示：??ｃｏ％ｅｒ＝ｒｃｏｓｄ?＝?ｒ｛Ｙｓｖ￣ｙｓＸ）／ｙＸｖ?（】＿２?）??式中，ｒ为固体表面的粗糙系数，表示固－液界面实际面积与其表观面积之比，所??以ｒ＞ｌ；?ｆｔ为表观接触角（°）?；?０为杨氏接触角（°）。??４??
基于水性聚氨酯的棉、涤织物无氟超疏水整理研宄?第一章绪论??从该方程可以得出，当０＜９〇°时，汰＜０，固体表面表现亲水性，并且随着固体??表面粗糙度的增加，表面接触角降低，亲水性能增强；当９０°时，久＞０，固体表??面表现疏水性，并且随着固体表面粗糙度的增加，表面接触角增大，疏水性能增强。??但Ｗｅｎｚｅｌ模型也有一定的适用条件，若固体表面存在多相结构，则Ｗｅｎｚｅｌ模型不再??适用。??■鹿■??图１－４?Ｗｅｎｚｅｌ模型示意图??１．２．４?Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ?模型??１９４４年，Ｃａｓｓｉｅ和Ｂａｘｔｅｒ＾５４］提出了适用于多相结构表面的润湿状态模型。在此模??型中，水滴悬浮在粗糙结构上，填充在凹槽中的空气对液滴有一定的支撑作用，如图??１－５所示。Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ模型的公式为１－３：??ｃｏｓ?必＝?＝乂?ｃｏｓ０?＋／２?ｃｏｓｇ?（１３）??式中，先为固体粗糙表面的表观接触角（°）?；?／ｉ为固－液接触面积占总面积的比??值；／２为液－气接触面积占总面积的比值；久、込分别为液体与固、气两种物质的表观??接触角。??由于液滴与空气之间的接触角为１８０°，所以Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ模型的公式还可以写??为１－４所示：??ｃｏｓ６ｃ＝ｆｌｃｏｓ０］＋ｆ２－＼?（?Ｍ?）??由此公式可得，随着粗糙度的增大，液体与空气的接触面积增大，则接触角增大，??疏水性能增强。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]含有全氟聚醚链的甲基丙烯酸酯聚合物的合成及其在棉织物上的应用[J]. 霍涛,黄焰根,孟卫东. 东华大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]Lu2Ti2O7薄膜的溶胶凝胶合成及电学特性[J]. 李宝让,杨洋,杨智伟,程伟良. 光学精密工程. 2013(12)
[3]氨基硅-纳米SiO2杂化材料的制备及超疏水性能[J]. 黄良仙,王前进,安秋凤,郝丽芬,许伟. 印染助剂. 2013(11)
[4]纳米TiO2制备方法的研究概述[J]. 吴林弟,伍明华. 广东化工. 2010(11)
[5]有机-无机自组装制备类荷叶结构超疏水涂层及其性能研究[J]. 狄志勇,何建平,周建华,孙盾,王涛. 无机材料学报. 2010(07)
[6]有机氟织物整理剂的研究进展[J]. 王秀霞,曹成波,冯圣玉. 化工进展. 2002(12)
硕士论文
[1]POSS基含氟偶氮苯聚合物的制备及其润湿性光响应可逆转换的研究[D]. 黄建宝.东华大学 2016
本文编号：3484932
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２自然界中水稻叶的表面图片和水稻叶表面彩色扫描电子显微图??
第一章绪论?基于水性聚氨酯的棉、涤织物无氟超疏水整理研宄??气／二、??Ｙｓｖ?液、???固?Ｙｓｌ??图１－３接触角７ＴＣ意图??根据０的大小来判断该固体表面的润湿性能，当９０°时，固体表面表现亲水性??能，且接触角越小，表示固体表面亲水性能越好；当０?＝?０°时，固体表面表现出完全??润湿；当９０°时，固体表面表现疏水性能，且接触角越大，疏水性越强；当０＝１８０°??时，该固体表面完全不被润湿。??如果固体表面是光滑的，则固体表面的接触角可以用杨氏方程Ｎ表示：??，，匕丨ｖｃ〇Ｗ?（?ｊ．！）??式中，｝＾ｖ为固－气界面的表面张力（ｒｎＮｎｒ１）；）＾为液－固界面的表面张力（ｍＮｍ－１）；??ｙ／ｖ为液－气界面的表面张力（ｍＮｎｒ１）?；?０为气、固、液三相平衡时的接触角（°）。??杨氏方程是一种理想状态，即固体表面光滑平整、表面化学成分均一时此方程才??适用。在实际情况中，这种表面几乎不存在，一般固体表面都有不同的粗糙结构，而??粗糙结构的存在对固体表面的润湿性能也具有一定的影响。??１．２．３?Ｗｅｎｚｅｌ?模型??１９３６年，Ｗｅｎｚｅｌ５３］提出了粗糙表面的润湿状态模型（图１－４），其方程为１－２所??示：??ｃｏ％ｅｒ＝ｒｃｏｓｄ?＝?ｒ｛Ｙｓｖ￣ｙｓＸ）／ｙＸｖ?（】＿２?）??式中，ｒ为固体表面的粗糙系数，表示固－液界面实际面积与其表观面积之比，所??以ｒ＞ｌ；?ｆｔ为表观接触角（°）?；?０为杨氏接触角（°）。??４??
基于水性聚氨酯的棉、涤织物无氟超疏水整理研宄?第一章绪论??从该方程可以得出，当０＜９〇°时，汰＜０，固体表面表现亲水性，并且随着固体??表面粗糙度的增加，表面接触角降低，亲水性能增强；当９０°时，久＞０，固体表??面表现疏水性，并且随着固体表面粗糙度的增加，表面接触角增大，疏水性能增强。??但Ｗｅｎｚｅｌ模型也有一定的适用条件，若固体表面存在多相结构，则Ｗｅｎｚｅｌ模型不再??适用。??■鹿■??图１－４?Ｗｅｎｚｅｌ模型示意图??１．２．４?Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ?模型??１９４４年，Ｃａｓｓｉｅ和Ｂａｘｔｅｒ＾５４］提出了适用于多相结构表面的润湿状态模型。在此模??型中，水滴悬浮在粗糙结构上，填充在凹槽中的空气对液滴有一定的支撑作用，如图??１－５所示。Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ模型的公式为１－３：??ｃｏｓ?必＝?＝乂?ｃｏｓ０?＋／２?ｃｏｓｇ?（１３）??式中，先为固体粗糙表面的表观接触角（°）?；?／ｉ为固－液接触面积占总面积的比??值；／２为液－气接触面积占总面积的比值；久、込分别为液体与固、气两种物质的表观??接触角。??由于液滴与空气之间的接触角为１８０°，所以Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ模型的公式还可以写??为１－４所示：??ｃｏｓ６ｃ＝ｆｌｃｏｓ０］＋ｆ２－＼?（?Ｍ?）??由此公式可得，随着粗糙度的增大，液体与空气的接触面积增大，则接触角增大，??疏水性能增强。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]含有全氟聚醚链的甲基丙烯酸酯聚合物的合成及其在棉织物上的应用[J]. 霍涛,黄焰根,孟卫东. 东华大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]Lu2Ti2O7薄膜的溶胶凝胶合成及电学特性[J]. 李宝让,杨洋,杨智伟,程伟良. 光学精密工程. 2013(12)
[3]氨基硅-纳米SiO2杂化材料的制备及超疏水性能[J]. 黄良仙,王前进,安秋凤,郝丽芬,许伟. 印染助剂. 2013(11)
[4]纳米TiO2制备方法的研究概述[J]. 吴林弟,伍明华. 广东化工. 2010(11)
[5]有机-无机自组装制备类荷叶结构超疏水涂层及其性能研究[J]. 狄志勇,何建平,周建华,孙盾,王涛. 无机材料学报. 2010(07)
[6]有机氟织物整理剂的研究进展[J]. 王秀霞,曹成波,冯圣玉. 化工进展. 2002(12)
硕士论文
[1]POSS基含氟偶氮苯聚合物的制备及其润湿性光响应可逆转换的研究[D]. 黄建宝.东华大学 2016
本文编号：3484932
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