【摘 要】
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超疏水表面因其特殊的润湿性和广泛的应用引起了人们的关注。然而,在使用过程中其易受到机械作用或化学试剂的影响,造成低表面能物质的损失或微纳粗糙结构的破坏而丧失超疏水性能。Janus粒子是指表面同时具有两种不同化学组成或性能的各向异性粒子,其中,两亲性Janus粒子因其两面分别具有亲水和疏水的特性,可利用其亲水端连接的活性官能团与基材进行化学交联,疏水端伸展到涂层表面构筑超疏水涂层。基于此,本研究以两
【基金项目】
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国家自然科学基金（21878181）； 国家自然科学基金（22078188）:两亲性SiO2 Janus微胶囊构筑超疏水皮革涂层的耐磨与自修复机制研究； 国家重点研发计划（2017YFB0308602）；
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超疏水表面因其特殊的润湿性和广泛的应用引起了人们的关注。然而,在使用过程中其易受到机械作用或化学试剂的影响,造成低表面能物质的损失或微纳粗糙结构的破坏而丧失超疏水性能。Janus粒子是指表面同时具有两种不同化学组成或性能的各向异性粒子,其中,两亲性Janus粒子因其两面分别具有亲水和疏水的特性,可利用其亲水端连接的活性官能团与基材进行化学交联,疏水端伸展到涂层表面构筑超疏水涂层。基于此,本研究以两亲性嵌段共聚物聚丙烯酸-b-聚苯乙烯（PAA-b-PS）和二氧化硅（SiO2）微球为原料,通过乳液界面反应制备SiO2/PAA-b-PS两亲性Janus微球。然后,将SiO2/PAA-b-PS两亲性Janus微球和聚氨酯（PU）喷涂在皮革表面构筑超疏水皮革涂层。以皮革涂层的疏水性和耐磨性为考察指标,研究两亲性嵌段共聚物PAA-b-PS、NH2-SiO2微球、SiO2/PAA-b-PS两亲性Janus微球和超疏水涂层制备工艺对涂层性能的影响。最后,对所获得超疏水皮革涂层的实际应用性能进行研究。结果表明:通过自由基聚合法成功合成了两亲性嵌段共聚物PAA-b-PS,其分子量约为31500 g/mol,与NH2-SiO2微球通过乳液界面反应实现了 SiO2/PAA-b-PS两亲性Janus微球的制备,并在PU预处理的皮革表面成功构筑了超疏水涂层。当丙烯酸和苯乙烯的摩尔比(n（AA）:n（St）为2:1、合成PAA嵌段时过硫酸钾（KPS）用量为2%、1,1-二苯乙烯用量为2%、合成PS嵌段时KPS用量为1.25%时,所合成的两亲性嵌段共聚物PAA-b-PS有助于降低涂层的表面能,且其所制备的SiO2/PAA-b-PS两亲性Janus微球构筑涂层的水接触角（WCA）为164.1±0.8°,滚动角（SA）为4.1±0.6°,经80次摩擦后仍具超疏水性。当KH-550用量为50 wt%、改性时间为4h、改性温度为80℃、SiO2微球粒径为210 nm时,NH2-SiO2微球有助于提高粒子与基材之间的结合力,且其所制备的SiO2/PAA-b-PS两亲性Janus微球构筑涂层的WCA为164.5±1.2°,SA 为 0.7±0.3°。制备 SiO2/PAA-b-PS 两亲性 Janus 微球时,当内外相体积比为6:4、两亲性嵌段共聚物PAA-b-PS用量为0.5%、NH2-SiO2微球用量为0.75%、反应时间为4 h、且SiO2/PAA-b-PS两亲性Janus微球喷涂浓度为0.025 g/mL,通过层层喷涂法构筑皮革涂层的WCA为170.9±0.7°,SA为0.6±0.2°,摩擦90次后,仍具超疏水性能。另外,超疏水涂层具有优异的自清洁性能,与PU涂层相比,其透气性能、透水汽性能和耐水性能均有所提升。
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