【摘 要】
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纺织物在日常生活中随处可见,被广泛应用于各个行业,例如服装、家具、汽车、医疗等,占据了市场不可小觑的一部分。但是纺织物易燃烧的劣势目前还没有得到有效解决,每年因纺织物燃烧直接或间接造成的火灾带来的经济损失和人员伤亡仍然十分惨重。因此,纺织物自身的应用也受到一定程度的限制。目前,直接对纺织物进行阻燃改性的方案实施操作最简单可行,可避免纺丝进行下一步纺纱等复杂工序。此外,随着社会的发展和多功能智能材料
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纺织物在日常生活中随处可见,被广泛应用于各个行业,例如服装、家具、汽车、医疗等,占据了市场不可小觑的一部分。但是纺织物易燃烧的劣势目前还没有得到有效解决,每年因纺织物燃烧直接或间接造成的火灾带来的经济损失和人员伤亡仍然十分惨重。因此,纺织物自身的应用也受到一定程度的限制。目前,直接对纺织物进行阻燃改性的方案实施操作最简单可行,可避免纺丝进行下一步纺纱等复杂工序。此外,随着社会的发展和多功能智能材料的诞生,单一的阻燃功能已远不能满足人们对纺织物的日常或工作需求,开发兼具自清洁、油水分离等功能并经久耐用的纺织物材料业已成为研究热点。传统的超疏水型阻燃纺织物大都采用含卤的阻燃剂、石油基阻燃剂等,材料的来源及成分问题严重制约超疏水型阻燃纺织物发展。为满足绿色环保的科研理念并解决关键技术问题,本论文致力于制备清洁型超疏水多功能纺织物材料,实现阻燃、自清洁和油水分离功能一体化的目标,论文的主要内容包括以下两个方面:受荷叶表面超疏水特性的启发,采用浸渍法在纺织物表面分层沉积粘结剂、生物基阻燃剂和低表面能修饰剂,进而获得具有超疏水性的纺织物材料。其中,通过聚多巴胺的粘附作用,将由聚磷酸铵(APP)和β-环糊精(CD)组成的膨胀阻燃剂沉积在纺织物表面,并通过引入十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS),进而降低阻燃纺织物的表面能达到超疏水状态。研究表明,所制备的纺织物表面的静态水接触角和滚动角分别达到154°和5°。并且,超疏水纺织物表现出优异的自清洁能力和油水分离能力(分离效率高达99%±1%。此外,所制备的超疏水纺织物展现出较好的机械稳定性和化学稳定性,能够在1000目砂纸上承重100 g磨擦600 cm、20次胶带粘贴-剥离循环,7次氧等离子蚀刻-修复试验或者72 h酸碱腐蚀测试后,改性的纺织物表面仍能保持超疏水性。与纯纺织物相比,改性后的纺织物具有优异的阻燃性能,在燃烧试验能够实现离火自熄,并且燃烧长度仅为5 cm。基于详尽的结构和形貌分析,系统地阐述生物基阻燃-超疏水纺织物的多功能形成机理。除此之外,进一步采用层层自组装技术,将由植酸(PA)和聚乙烯亚胺(PEI)构成的膨胀阻燃剂交替沉积在纺织物表面;利用浸泡和高温固化方式,将聚二甲基硅氧烷(PDMS)接枝到阻燃纺织物表面。研究表明,所制备的纺织物的水静态接触角和滚动角分别达到154°和8°,表现出优异的自清洁能力。依据表面的超亲油和超疏水特性,所制备的纺织物能够实现重力作用下的油水分离过程,并且具有各种油水混合物的循环分离能力。此外,该纺织物还表现出优异的超疏水耐久性,可经受24小时的强酸或强碱腐蚀实验、在1000目砂纸上承受100 g砝码磨损360 cm、5次氧等离子体蚀刻-修复实验、5次循环洗涤试验、22次胶带剥离测试和划痕测试。最为重要的是,所制备的纺织物的阻燃性能突出,可实现离火自熄,仅产生约4 cm的炭化长度。因此,本论文利用生物基β-环糊精和植酸制备的阻燃型超疏水纺织物具有较强的耐久性和低成本,绿色,环保,清洁和无卤等优势,拓宽了纺织物的应用领域,如消防,航天等职业的特殊功能需求和强酸,强碱等多种极端环境中的使用需求,满足实际应用中纺织物的防火安全系数和超疏水功能要求。
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