辐射法制备动态超疏水棉布的研究

Based on the state-of-art of the superhydrophobic fabric research and the development of the radiation induced graft polymerization, a reseach program is drawn by co-graft polymerization of the low surface tension nano-particles such as polystyrene and crosslinked polystyrene and TiO2 modifed with silane containing vinyl bonds, together with fluorinated acrylate or lauryl methacrylate, onto the cotton fabric. The convalent bonds formation between the cotton fabric and the low surface tension monomers and nano-particles will lead to the superhydrophobic surface with small sliding angle less then 10 degree, which is also sustainable under the dry laundering test and ironing treatment. The success in the program will result in the development of a promising technical resolution for the preparation of the excellent dynamic superhydrophobic cotton fabrics.

本项目根据超疏水纺织品的研究现状和辐射接枝技术的发展，拟采用将疏水纳米颗粒（聚乙烯和交联聚乙烯等有机高分子纳米微球,及表面用含双键硅烷偶联剂修饰的二氧化钛无机纳米颗粒）与低表面能的丙烯酸酯类单体(含氟丙烯酸酯和甲基丙烯酸十二烷基酯)通过共辐射接枝的方法与棉布表面形成共价键结合，研究纳米颗粒的尺寸及含量对最终接触角和滚动角的影响。最终实现所制备的功能棉布具有超疏水(>150度)、小滚动角(<10度)且具有耐久性(干洗和熨烫后仍保持低滚动角超疏水)的特点。为具有使用价值的耐久性动态超疏水棉布的制备提供了一个可行的解决方案。

本项目按照任务书的研究计划，通过辐射共接枝法，成功将疏水无机纳米微球（表面用含双键硅烷偶联剂修饰的二氧化硅无机纳米颗粒，mSiO2）和有机纳米微球（聚乙烯和交联聚乙烯等有机高分子纳米微球，PS和CPS）与低表面能的丙烯酸酯类单体(含氟丙烯酸酯和甲基丙烯酸十二烷基酯)固定在棉布表面，构建了低表面能的纳米尺度有序粗糙的表面。通过系统的辐射接枝动力学研究掌握了接枝动力学参数对改性棉布表面形貌和化学性质影响的规律，经过动态超疏水性能和动态超疏水性能的测试，证明本项目的路线所制备的棉布具有良好的静态和动态超疏水性能和自清洁性能。实现了任务书所要求的制备具有超疏水(>150 度)、小滚动角(<10度)且具有耐久性(干洗和熨烫后仍保持低滚动角超疏水)的功能超疏水棉布的目标。同时，接枝改性对棉布的柔软度和透湿性几乎没有影响，使棉布仍能保持良好的服用性能。为具有使用价值的耐久性动态超疏水棉布的制备提供了一个可行的解决方案。.此外，在本项目资助下，课题组还进行了辐射接枝法制备功能纺织品（如耐干洗导电棉布、耐洗涤抗超级细菌棉布等）以及可粘帖/揭除超疏水膜材料的一系列探索性研究，取得了一系列成果。.共发表标注基金资助的SCI论文6篇（均为第一标注），培养博士研究生2人，硕士研究生3人。成功完成了任务书的研究计划，达到了相应目标。