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拒液纺织品具有优异的防水、防污、减少液体粘滞以及自清洁等特性,在防护服、医疗用布、户外服装、自清洁材料等方面有着广泛的应用,成为当前功能性纺织品领域的研究热点之一。目前,使用有机氟整理剂得到的拒液纺织品的拒液效果最佳,这是因为有机氟化物具有较低的表面能,能产生较好的疏液作用。但多数有机氟整理剂含有全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)或全氟辛酸(PFOA),或最终会降解产生PFOS/PFOA化合物。而PFOS或PFOA性质稳定,不易降解,且具有生物累积性和一定毒性,现已成为一种全球性的新型环境污染物。因此,开发环境友好的无氟拒液材料引起了研究人员们的广泛关注。相对来讲,实现无氟拒水较为容易,而无氟拒油的实现则极具挑战性,这是因为油的表面张力(如十六烷,27.3 mN/m)比水(72.7 mN/m)低得多,故不可避免地采用低表面能含氟材料进行拒油改性。而近年来有研究发现,通过合理设计聚硅氧烷的结构可实现一定程度上的无氟拒油,但目前尚缺乏具有不同聚硅氧烷分子结构的膜层应用于无氟拒液织物方面的系统研究。本文制备了含甲基三维网状结构聚硅氧烷膜层、含丙基三维网状结构聚硅氧烷膜层、线性聚硅氧烷分子无规堆砌且交联的膜层以及线性聚硅氧烷分子刷膜层,分别探讨了制备条件对这四种膜层的表面形貌、化学组分以及润湿性的影响,系统研究了四种聚硅氧烷膜层所涂覆织物的拒水/拒油性能,并根据制备条件及膜层特点,通过选用合适的织物品种及适当结合其他表面处理技术,设计开发了聚硅氧烷膜层在包括超疏水真丝织物、用于水下应变传感的超疏水弹性导电织物及无氟拒油尼龙织物等多方面的功能性应用。研究发现,四种聚硅氧烷膜层均能使织物达到超疏水,但仅线性聚硅氧烷分子刷膜层能使织物达到既疏水又拒油。具体研究内容与主要结果如下:(1)含甲基三维网状结构聚硅氧烷膜层的化学气相沉积及超疏水天然纤维织物:首先利用低温(66℃)化学气相沉积三氯硅烷构筑三维网状结构聚硅氧烷膜层,并结合酶刻蚀法提高纤维表面粗糙度,制备得到了超疏水-超亲油真丝织物(水接触角为153.5°,滚动角为8.5°,油滴0.48 s内铺展)。此制备过程中未添加纳米颗粒也未浸泡有机溶剂并且化学气相沉积的温度较低,所得超疏水织物具有良好的耐机械摩擦性能和服用性能(透气性、白度),以及高效的自清洁和油水分离性能。此外,还验证了该体系可根据酶的特性应用于多种织物(纤维素酶刻蚀棉织物,碱性蛋白酶刻蚀毛织物),说明该方法具有一定的普适性。(2)含丙基三维网状结构聚硅氧烷膜层的化学气相沉积及超疏水弹性应变传感织物:利用气相沉积膜层厚度可控的优势,在弹性导电织物表面通过气相沉积丙基三氯硅烷制备了不影响织物导电性的含丙基三维网状结构聚硅氧烷膜层。与含甲基聚硅氧烷膜层相比,含丙基聚硅氧烷膜层具有更高的水接触角和更低的水滚动角,并且油滴完全浸润时间增加到9.45 s。制备得到的超疏水弹性导电织物所具有的超疏水性能使其不仅可以在空气中监测人体手指和手肘关节的运动,还可在水下进行拉伸、敲击的实时监测,并且超疏水导电涂层对酸碱液滴的排斥性使其还可应用于腐蚀性酸碱环境下。(3)线性聚硅氧烷分子无规堆砌且交联的膜层及多功能耐久超疏水表面:通过高温物理气相沉积线性聚二甲基硅氧烷(PDMS)在基材表面无规堆砌形成致密的纳米颗粒涂层,进而在纳米颗粒涂层表面喷涂含有功能性颗粒的交联PDMS膜层,实现了多功能复合的超疏水织物表面,其水接触角为165.5°,基底与水滴间的粘附力仅为4μN,油铺展时间为0.35s。所得超疏水涂层具有良好的耐酸碱性以及耐胶带剥离和耐高速水冲击性能,而且喷涂过程中所引入的功能性颗粒能够赋予此超疏水涂层光诱导的可回复浸润性、抗结冰能力、光降解染料以及自清洁能力。(4)线性聚硅氧烷分子刷的化学气相沉积及超疏水拒油织物:通过化学气相沉积二氯二甲基硅烷,制备得到了类液状(Liquid-like)线性PDMS分子刷接枝的超疏水拒油表面。制备得到的超疏水拒油尼龙织物对水、蓖麻油、大豆油、矿物油、十六烷、葵花籽油、柴油和十二烷的接触角分别为147.7°、133.6°、92.5°、75.7°、65.1°、53.3°、82.5°和54.7°,根据ISO 14419:2010对纺织品的疏油性测试及等级评定标准,超疏水拒油尼龙织物的拒油等级为5级,可以稳定保持十二烷长时间不通过。研究发现线性PDMS分子刷表面接枝的光滑基材表面(钛片,铝片和玻璃)呈现出非常低的油粘附性:十六烷接触角滞后(Δθ)仅为1.7°,十六烷滑动角(SA)仅为8°。作为对照样品,三氯氟硅烷气相沉积得到的三维网状结构聚硅氧烷膜层则具有较强的油粘附性(Δθ=46.1°,SA~81°)。对此进行机理分析,认为这是因为类液状线性聚硅氧烷分子刷呈松散状态,分子链之间会引入空气,从而减小固液接触面积,避免油滴直接接触织物表面,故能赋予织物表面拒油性能。并且线性PDMS分子刷具有可高度移动的柔性链段,液滴与光滑基底表面的链段结合,并随着链段的移动而滑落,故油滴在其表面具有很低的接触角滞后。综合比较以上四种聚硅氧烷膜层制备的无氟拒液织物,得出以下结论:化学气相沉积甲基三氯硅烷与酶刻蚀相结合的制备技术,适用于低温环境下,天然纤维织物的拒液改性,可用于超疏水超亲油丝、棉或羊毛织物的制备;化学气相沉积丙基三氯硅烷与原位聚合相结合的方法,可用于包括涤纶、氨纶等化纤织物,得到了超疏水超亲油的涤氨混纺弹性导电织物(其拒液性与含甲基聚硅氧烷膜层相比有所提高);线性聚硅氧烷分子无规堆砌且交联的膜层的由高温物理气相沉积线性PDMS与喷涂交联线性PDMS膜层相结合制备得到,适用于碳布、芳纶等耐高温的织物,与前两种方法相比,这种交联的聚硅氧烷能获得超疏水性能更优异的织物,但同样没有拒油性能;而化学气相沉积线性PDMS分子刷的制备技术,相较于前三种方法制备条件上要求更为苛刻,利用柔性PDMS分子刷的特殊构造,当选用织物孔隙率非常小的尼龙织物时,可得到无氟拒油性能,疏油等级为5级。