近年来,关于超疏水棉织物的报道越来越多。但目前超疏水织物普遍存在耐水洗性差、不耐摩擦和表面损坏后超疏水性能不可恢复等缺点。除此之外,在日常使用中,超疏水织物会沾染来自空气中的油污分子或人体分泌的油脂,在洗涤时由于油污分子与超疏水表面之间存在疏水相互作用,所以相对难以洗清,同时洗涤过后也会有洗涤剂残留在其表面,这些有机污染物的不断积累均会造成超疏水功能的失效。为此,本课题将光催化效应与超疏水性能相结合,利用紫外光照将沉积在超疏水棉织物表面的有机污染物进行分解,达到使超疏水性能得以恢复的目的。同时,针对低表面能物质也会发生光降解从而引起超疏水性能下降的问题,通过加热使低表面能物质向表面迁移,实现超疏水性能的自愈合。具体研究内容和结果如下:(1)无氟超疏水光催化自清洁棉织物的制备及性能研究首先将十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)与二氧化钛(TiO2)颗粒的水性分散液进行混合,通过HDTMS在颗粒表面的水解缩合制备TiO2@HDTMS,然后将TiO2@HDTMS与水性聚氨酯溶液(WPU)混合,制备得到无氟超疏水光催化棉织物整理剂,采用浸轧法对棉织物进行整理。优化后的整理剂组成为:TiO2含量为1.25 g L-1,HDTMS含量为12 g L-1,WPU含量为24 g L-1。优化条件下经整理所得的棉织物表面,水的接触角(WCA)为166.2°左右,滚落角(WSA)为6.2°左右,并对多种液滴如牛奶、咖啡、茶渍、醋的接触角均大于150°;整理棉织物的防水等级约为4级;此外,整理棉织物的耐水洗性能优良,经过皂洗1 1次,WCA仍保持为158.1°。通过对整理棉织物进行紫外光照射,发现其超疏水性能可耐紫外光照12 h,并且可通过加热使光照后下降的超疏水性能有所恢复;同时整理棉织物还具有光致降解亚甲基蓝、油酸的效果和优异的抗紫外性能。(2)含氟超双疏光催化自清洁棉织物的制备及性能研究首先以全氟癸基三乙氧基硅烷作为前驱体,乙醇作为溶剂,制备全氟笼型低聚体倍半硅氧烷(F-POSS)。然后,选用氟碳表面活性剂ST-110对F-POSS进行分散,并将所得分散液与分散有TiO2和聚四氟乙烯(PTFE)颗粒的乙醇溶液混合,制备得到含氟超双疏光催化棉织物整理剂,采用浸涂法对棉织物进行整理。优化后的整理剂组成为:溶液中F-POSS、TiO2和PTFE的含量分别为12 g L-1、1gL-1和1gL-1。优化条件下,整理棉织物的WCA可以达到162.5°,十六烷的接触角(OCA)也高达154.0°,兼顾超疏水和超疏油性能,这主要得益于F-POSS中含氟长碳链的低表面能。对整理棉织物光催化降解亚甲基蓝、油酸、表面活性剂(十二烷基硫酸钠,SDS)和人体分泌油脂的测试表明,其具有优异的光催化降解能力。通过对比发现,该含氟超疏双光催化棉织物具有比无氟超疏水光催化棉织物更稳定的耐光催化性能,可在光照36 h后依然保持超疏水状态。这主要是由于C-F键拥有比C-H键更高的键能,破环C-F键需要更高的能量。而且对该超双疏棉织物进行水洗牢度测试,通过20次水洗、光照分解表活剂和加热愈合的循环之后,发现WCA仍然达160.8°,OCA为150.8°,保持超双疏状态。此外,含氟超双疏光催化整理对棉织物的透气性影响不大,透气率为17.1 ± 0.4 cm3 cm-2s-1,是未整理棉织物的91.4%。