尼龙表面的超疏水疏油改性郝威，邵正中教育部聚合物分子工程重点.doc

尼龙表面的超疏水疏油改性 郝威，邵正中 教育部聚合物分子工程重点实验室复旦大学高分子科学系 上海 2004333-氨基丙基三甲氧基硅烷3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷?ber反应原位长二氧化硅纳米薄层。样品表面经全氟十二烷基三氯硅烷关键词：酰胺改性，多级粗糙度，超疏水性尼龙表面的超疏水疏油改性 郝威，邵正中 教育部聚合物分子工程重点实验室复旦大学高分子科学系 上海 200433关键词：酰胺改性 多级粗糙度 超疏水性 ?ber反应在尼龙上原位生成硅球层或通过静电作用吸附多级硅球，得到较高粗糙度的表面，希望在进一步氟化修饰后，使尼龙表面具有超疏水疏油的性能。 我们利用硼烷-四氢呋喃络合物对尼龙上的酰胺键进行化学还原，从而得到反应活性较高的仲胺基团[1,2]。其经质子化后带正电，可吸附带负电的硅球，再经过3-氨基丙基三甲氧基硅烷3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷?ber反应原位长二氧化硅纳米薄层。具有多级粗糙结构的尼龙表面经全氟十二烷基三氯硅烷3-氨基丙基三甲氧基硅烷 Figure 1 SEM images of nylon 610 fiber covered by silica particles with the size of 1200nm (a), 1200nm and 180nm (b) and 1200nm, 180nm and 80nm (c) 用相同的酰胺键还原的方法对尼龙66纤维织物改性并吸附硅球，结果如图2所示。相比于尼龙单丝，尼龙布本身因纺织和纤维直径而产生的表面粗糙度已经使织物具有一级粗糙结构，可以固定更多的硅球。表1列出了经氟化处理后，样品表面水的接触角。未接硅球的尼龙布本身具有的一级粗糙结构使其具有疏水性质，当表面引入了微米硅球以及纳米硅球后，从样品表面形貌上看，已经具备了由纤维本身、微米级硅球以及纳米硅球组成的多级粗糙度，其疏水性有了明显的提高。氟化后的多级粗糙度表面对于水的接触角是151±1°，对于油（1,2-二氯乙烷）的接触角是133±3°，具有一定的超疏水性和疏油性效果。 Figure 2 SEM images of nylon 66 textile covered by the silica particles with the size of 1200nm (a) and 1200nm, 180nm and 80nm (b). Shown in the upper insets are the images of static water droplets (3μL) and bottom inset is1, 2-Dichloroethane droplets (2μL) on the respective samples modified by Rf-Si. Table 1 Water contact angles of nylon textile samples after modified by Rf-Si Nylon Nylon+1200nm particle Nylon+(1200+180+80nm) particles 132±2° 149±1° 151±1° 对酰胺键烷基化改性可以使尼龙表面带有大量的硅羟基，在St?ber反应条件下可原位长出超声处理不易除去的SiO2薄层，对尼龙610纤维改性后的结果如图3所示。利用纳升弹射法对纤维表面进行接触角测量，结果显示未长硅层的尼龙纤维经氟化处理后对水的接触角为99±2°，长有硅层的尼龙纤维的接触角为124±2°，引入二级粗糙度后纤维的疏水性有了明显的增加。在此基础上还可以进一步通过静电作用吸附微米级或纳米级硅球，构建多级粗糙结构。 Figure 3 SEM images of silica layer in situ generated and covalently bonded to the nylon fibers. 综上所述，本文概述了利用两种不同的方法，即硼烷-四氢呋喃络合物还原酰胺键得到仲胺以及利用3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷[1] Xinqiao Jia, Margarita Herrera-Alonso and Thomas J. McCarthy. Polymer, 2006, 47: 4916. [2] Margarita Herrera-Alonso, Thomas J. McCarthy, and Xinqiao Jia. Langmuir, 2006, 22: 1646. [3] Boxun Leng, Zhengzhong Shao, Gijsbertus de With and Weihua Ming. Langmuir 2009, 25(4): 2456. S