基于原位生长金属-有机框架材料构建多功能纺织品的研究

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金属-有机框架(MOFs)是由有机连接体和金属离子构成的一类新型多孔晶体材料,具有比表面积高、孔隙率大、孔径可调和功能多样性的特点,在离子交换、气体存储、吸附和催化反应等研究领域得到了广泛研究。然而,目前多数的MOFs的合成需要高温和高压反应来制备,且制备的MOF粉末难以加工成便于利用的宏观形态,极大的限制了它们的应用。如果采用简单方便的方法将其附着于纺织品表面,必将赋予纺织品的多功能性,从而扩展纺织品的应用范围。主要开展了以下三方面的工作:第一、以棉织物为基材,以钛酸四异丙酯和2-氨基对苯二甲酸为原料,室温条件下,在织物表面原位沉积生成了NH2-MIL-125(Ti)(Ti-MOFs)纳米粒子。后对Ti-MOFs修饰的织物经过聚二甲基硅氧烷(PDMS)进一步改性处理获得了超疏水抗紫外复合功能纺织品(PDMS/(Ti-MOFs)3@cotton)。利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、原子力学显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等测试对其形貌结构和组成进行了表征,并通过静态水接触角(WCA)和抗紫外透过率测试仪表征了复合功能纺织品的浸润性和防紫外性能。探讨了沉积次数对织物疏水性和抗紫外性能的影响,考察了洗涤和摩擦处理对复合功能纺织品性能稳定性的影响。结果表明,通过室温原位沉积法和进一步的PDMS涂覆能够方便的构建超疏水抗紫外复合功能纺织品,具有优异的超疏水性(WCA=154.7±0.7°)和良好的紫外线防护性能(UPF=32.8)。第二、以棉织物为基材,以六水合硝酸锌和2-甲基咪唑为原料,通过原位沉积法在棉织物表面附着ZIF-8纳米粒子,然后经聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂覆处理,制备了超疏水抗菌复合功能纺织品(cotton/ZIF-8@PDMS)。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射能谱(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、原子力学显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等测试对其表明形貌结构和组成进行了表征,并通过静态水接触角(WCA)和振荡烧瓶法表征了复合功能纺织品的浸润性和抗菌性能,并探讨了2-甲基咪唑浓度对织物疏水性的影响。结果表明,所制备的复合功能纺织品的静态水接触角达到151.36°,且具有优异的油水分离性能,经过多次分离后,分离率仍保持在95%以上,且对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)和革兰氏阴性大肠杆菌(E.coli)的表现出了优异的抗菌性。第三、以棉织物为基材,以六水合硝酸钴和2-甲基咪唑为原料,通过原位沉积法在棉织物表面负载ZIF-67纳米粒子,然后经过涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS),制备了超疏水抗紫外复合功能纺织品(Cotton@(ZIF-67)3/PDMS)。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射能谱(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、原子力学显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等测试对其表明形貌结构和组成进行了表征,并通过静态水接触角(WCA)和抗紫外透过测试仪表征了复合功能纺织品的浸润性和抗紫外性能;探讨了沉积次数对织物疏水性和抗紫外性能的影响,考察了洗涤和摩擦处理对复合功能纺织品性能稳定性的影响。结果表明,所获得的复合功能纺织品的静态水接触角达到153.0±2.7°,紫外防护因子(UPF)达到31.10±0.84,显示出超疏水性和良好的抗紫外性能。
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