光固化磁控粗糙表面构筑及其超疏水纺织品的研究

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耐水压超疏水多功能纺织结构柔性涂层材料需求日益紧迫,在织物基材上构建该涂层的关键在于膜表面微纳结构和膜的连续性。表面超疏水主要是通过表面微纳结构和低表面自由能共同作用来实现,而在织物基材表面构筑超疏水结构时通常无法对其多孔结构完全覆盖,所获得的超疏水织物难以达到耐水压特性。采用涂层的方式在织物表面形成一定厚度和致密性薄膜可以提升耐水压性能,但涂层表面通常相对较光滑,一般不存在具有超疏水特性的微纳结构。因此,为实现耐水压涂层织物表面超疏水微纳结构的构建,本论文将磁控自组装技术和光固化聚合技术相结合,设计并建立了一系列表面修饰状态可控的羰基铁粉制备方法;将羰基铁粉用于光固化涂层浆体系的构建,研究磁场诱导下涂层表面超疏水结构的构筑;最终,在织物基材上磁控构建含表面微纳结构的连续涂层膜,实现耐水压超疏水涂层纺织品的制备,主要结论如下:(1)采用硅烷偶联剂KH570和FAS对羰基铁粉表面进行接枝改性,将烯双键和疏水性碳氟长链引入到羰基铁粉表面。研究了两种改性剂质量比、改性剂用量、改性p H值、改性温度和改性时间对羰基铁粉结构和性能的影响。结果表明:当KH570与FAS质量比1:3,改性剂用量20%,p H值6,改性温度75℃,改性时间1.5 h时,改性羰基铁粉活化度达到96%,Zeta电位绝对值由22 m V提高至43 m V,分散稳定性提升,改性效果达到最佳;通过FT-IR、XPS以及TG-DSC证明了硅烷偶联剂成功地接枝改性到了羰基铁粉表面。(2)将改性羰基铁粉用于光固化涂层浆体系构建,探究了各组分对光固化涂层浆性能的影响。结果表明:当引发体系用量2%,CQ与EDB比例4:6,DPI用量0.25%时,涂层浆体系聚合性能较佳;通过研究单体与低聚物的比例、改性羰基铁粉用量对涂层浆聚合性能的影响,发现随着单体用量的增加,体系的聚合速率增加,而改性羰基铁粉的加入会一定程度上降低聚合速率;通过流变性能分析发现随着低聚物与改性粒子用量的增加,体系粘度不断提升,因此,在实际应用过程中可通过调控单体和低聚物比例调整体系粘度以实现涂层材料的制备。(3)进一步研究了羰基铁粉用量、磁场强度、薄膜厚度、羰基铁粉粒径大小对薄膜表面超疏水结构和性能的影响规律,结果表明:在外加磁场的作用下,粒子沿磁场线排列,且随着羰基铁粉用量以及磁场强度的增加,羰基铁粉逐渐凸出薄膜表面并形成粗糙结构,进而使得光固化薄膜获得超疏水特性;当改性羰基铁粉用量为100%wt、粒径大小为5μm,外加磁场强度为75 m T,薄膜厚度为150μm时,得到的光固化薄膜表面接触角最高为157.6°,滚动角为6°,符合超疏水标准。(4)将光固化涂层浆涂覆于织物表面,在磁场中经蓝光固化后,探究其对织物性能的影响。结果表明:经涂层整理后的织物,断裂延伸率基本不受影响,断裂强力有所提升;涂层织物耐水压性能随着羰基铁粉用量的增加而降低,当羰基铁粉与聚合体系质量比为1:1时,耐静水压为675 mm H2O,表面接触角为153.3°,滚动角为9.8°,成功制备了具有一定耐水压和超疏水性能的涂层纺织品;进一步采用铜镍布作为涂层基材,发现光固化涂层浆涂覆后对其电磁屏蔽效能有明显提升。
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