棉织物在纺织工业中占重要地位,除保暖和装饰之外,近期又出现了多种功能性棉织物。例如,超疏水棉织物、抗菌棉织物、导电棉织物、紫外防护棉织物等已经实现产业化,尤其是超疏水棉织物和抗菌棉织物,除服装和家用纺织品产业领域外,在自清洁、油水分离、医疗等领域也发挥着重要作用。在实际应用过程中,人们发现超疏水棉织物和抗菌棉织物存在耐久性低、改性处理降低棉织物固有品质等问题。这些问题至今仍然是纺织材料领域中亟待解决的挑战性难题,也是限制超疏水棉织物和抗菌棉织物应用扩展的关键技术障碍。目前,大多棉纤维表面功能性涂层与纤维之间缺乏共价键连接单元,导致耐久性不佳的分析,本研究聚焦棉织物纤维表面的接枝聚合,研究构建超疏水接枝聚合物层和抗菌接枝功能层的方法,系统地解析超疏水棉织物和抗菌棉织物的纤维表面结构和性能关系,以图全面改善超疏水棉织物和抗菌棉织物的耐久性能。此外,针对传统浸轧烘整理工艺对棉织物透气性、吸水性、柔软性、机械强度等特性改变较大的问题,本研究尝试运用“雾聚合”技术进行棉织物的功能性整理,在不显著影响棉织物特性的前提下,赋予棉织物特殊功能。具体研究结果如下:(1)通过可逆加成-断裂链转移聚合反应(RAFT)合成了双嵌段共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸三氟乙酯(PMMA-b-PTFMA),并运用“雾聚合”法将该双嵌段共聚物按“接入法”方式接枝在棉织物纤维表面,构建了具有自修复性能的超疏水涂层。双嵌段共聚物中的聚甲基丙烯酸甲酯嵌段与棉织物表面上的羟基基团发生了酯交换反应,而聚甲基丙烯酸三氟乙酯嵌段作为功能性嵌段,使得棉织物具有新的特征表面。结果表明,改性后棉织物的疏水角高达160.0°,该超疏水层具有优良的耐磨性能和耐洗性能。改性后棉织物即使经过60次洗涤处理或2000次磨擦处理后,疏水角仍大于140.0°,在四氯乙烯中处理后,其疏水角又可恢复至150.0°以上。“雾聚合”法在棉织物单侧纤维表面构建功能层,棉织物透气性、吸水性、柔软性、机械强度等原有特性均未出现明显变化。(2)因改性棉织物上的含氟超疏水涂层可能会对人体健康和环境产生危害,本章进一步研究通过接枝无氟聚合物赋予棉织物超疏水性能的途径。首先通过可逆加成-断裂链转移聚合反应制备出了无氟双嵌段共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸月桂酯(PMMA-b-PLMA),辅以气相二氧化硅颗粒通过“雾聚合”法制备出了单面高耐久性超疏水棉织物。结果表明,改性后棉织物的疏水角高达156.7°,表现出优异的超疏水性能。此外,改性后棉织物即使经过80次洗涤处理或1600次磨擦处理后,疏水角仍大于150.1°,表现出卓越的耐久性能。改性后棉织物还表现出优异的自清洁性能和油水分离性能。另外,“雾聚合”法的使用也使得改性后棉织物的透气性、吸水性、柔软性、机械强度等均没有明显变化。(3)为了获得单面高耐久性抗菌棉织物,通过“雾聚合”法将粘合剂羧化壳聚糖和纳米银颗粒连接在棉织物的单个表面上。粘合剂羧化壳聚糖通过酯化反应共价接枝在棉织物上,使得改性棉织物表面带有的氨基基团以配位键络合纳米银颗粒。结果表明,改性后棉织物表现出优异的抗菌性能和洗涤耐久性能。改性棉织物即使经过50次洗涤处理后,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在95.0%以上。此外,改性后棉织物的透气性、吸水性、机械强度等均得到了极大程度地保留。改性后棉织物的这些优异性能使其在运动服饰,袜子和医用纺织品等领域中有着巨大的应用潜力。(4)因纳米银颗粒与巯基基团之间形成的配位键强度优于其与氨基基团形成的配位键,为了进一步提高纳米银颗粒与棉织物的粘合力,通过“雾聚合”法将L-半胱氨酸和纳米银颗粒连接在棉织物的单个表面上。L-半胱氨酸与棉织物表面上的羟基基团发生酯化反应,从而共价连接在棉织物上。棉织物共价连接了L-半胱氨酸后表面带有的巯基基团以配位键络合纳米银颗粒。结果表明,改性后棉织物即使经过90次洗涤处理后,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仍在94.0%以上,表现出优异的洗涤耐久性。此外,“雾聚合”法的运用也使得改性后棉织物的透气性、吸水性、机械强度等均没有明显变化。(5)棉织物两个表面分别具有不同功能可提高棉织物产品的实际应用价值。传统的棉织物整理方法一般较难在同一片棉织物上获得两个功能不同的表面。本章将“接通法”与“雾聚合”法相结合,开拓新的棉织物整理方法。首先通过酯化反应将丙烯酸(AA)单元连接到棉纤维上。然后通过“雾聚合”方法将棉织物表面的丙烯酸单元与其它单体进行共聚,在棉织物表面上接枝不同的功能涂层。棉织物正表面以“接通法”共价接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,而棉织物反表面先以“接通法”共价接枝聚丙烯酸,之后通过酯化反应共价接枝聚乙二醇-400。结果表明,改性后棉织物两个表面的功能性涂层表现出优异的抗菌性能和防污性能。改性后棉织物的两个表面均不会对动物的皮肤产生刺激和毒害作用。此外,“雾聚合”法的应用也使得改性后棉织物的透气性、吸水性、柔软性、机械强度等均得到了极大程度地保留。