纺织品表面辐射接枝金属有机框架化合物的研究

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功能纺织品是指除具有一般纺织品固有的性能外,还同时具有一些特殊的物理、化学性能的纺织品。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,对功能纺织品的需求也日益高涨。近年来纳米技术的蓬勃发展为纺织品的功能化提供了新的技术路线。金属有机框架化合物(MOFs)是一种由中心金属离子和有机配体结合而成的具有丰富纳米孔结构的晶态材料,在吸附、分离等方面有十分广阔的应用前景,同时也是一种良好的功能性纳米粒子的载体。本课题通过MIL-101(Cr)型MOFs微粒(下文简称MIL-101)和丙烯酸羟乙酯(HEA)在尼龙织物表面的辐射共接枝,构建出尼龙-PHEA接枝链-MOFs微粒之间以共价键连接而成的三维网络结构,从而将MIL-101微粒牢固结合在尼龙织物表面,制备得到一种表面具有丰富纳米孔结构的纺织品。目前文献报道的对于MOFs辐照效应的研究较少,本论文使用电子自旋共振谱(ESR)研究了MIL-101辐照所产生自由基的种类以及自由基随时间衰变的动力学。结果表明MIL-101辐照产生的自由基为苯甲酰自由基,并且自由基浓度随时间增加而逐渐降低。通过MIL-101与四氢吡喃(THP)在共辐照下产生的辐解反应,证明了MIL-101表面辐照产生的苯甲酰自由基与THP辐解产生的自由基发生了偶联反应,从而使极性的THP辐解产物通过共价键结合到MIL-101表面。利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、比表面积和接触角等测试手段对MIL-101与THP辐解反应之后的产物进行了表征。对MIL-101微粒表面辐射接枝HEA进行了研究,表明MIL-101在辐照下产生的自由基可以引发HEA的接枝聚合反应。这也为在后续工作中以PHEA接枝链为桥梁,将MIL-101微粒与尼龙织物之间通过共价键三维网络连接固定奠定了基础。在MIL-101辐射效应研究的基础上,本论文提出通过MIL-101与HEA辐射共接枝,将MIL-101微粒牢固固定在尼龙织物表面的路线。系统研究了共辐射接枝动力学,包括MIL-101与HEA的比例、HEA的浓度、吸收剂量等因素对接枝率的影响,结果证明MIL-101的接枝率与MIL-101的添加量存在线性关系,而HEA的接枝与常规有机单体的接枝规律相同。通过红外、热重、扫描电镜等对接枝前后尼龙织物的化学结构、热稳定性、表面形貌进行了分析。耐干洗实验证明MIL-101微粒在尼龙表面结合比较牢固。XRD测试表明辐照接枝后MIL-101纳米孔结构仍然存在,BET测试表明MIL-101纳米颗粒的引入显著增加了尼龙织物的比表面积。以丁酸乙酯和右旋柠檬烯为模型化合物,研究了改性尼龙织物的香料缓释功能,接枝MIL-101的尼龙织物比原始尼龙织物的香料缓释性能有了极大的提升。通过本论文的研究,建立了通过与HEA辐射共接枝将MIL-101颗粒以共价键牢固结合到纺织品表面的方法,制备得到了表面具有丰富纳米孔结构的尼龙纺织品,在香料缓释等方面有潜在的应用。另外,织物表面的纳米孔也可作为功能纳米粒子的载体,为今后制备新型纳米功能纺织品提供了良好的基底和平台。
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