如何构造防水疏水表面-方法解析（下）

　　如何构造防水疏水表面-方法解析（下）
 

　　从“荷叶效应”还有固体表面的润湿原理里得到的启发：要做出疏水的表面呢，一般得满足下面两个非常重要的条件。
 

　　一方面，得把表面弄得粗糙点儿，这样才能形成那种特别小的微纳米结构。另一方面，得用表面能低的东西来改变一下织物表面的性质。现阶段，想要做出疏水材料，主要用的方法就是一步法和多步法。
 

　　一、一步法构造疏水表面
 

　　采用一步法来构建疏水表面，简单来说就是在一个步骤中要同时达成上述的两个重要条件：固体表面的粗糙化与化学改性。现阶段的主要方法有：溶胶 - 凝胶法、静电纺丝法、表面刻蚀法以及表面沉积法等。本文继前文疏水表面的构造方法简介(上)之后，继续介绍一步法中的表面刻蚀法以及表面沉积法和多步法的现有研究情况。
 

　　3、表面刻蚀法
 

　　具有代表性的蚀刻方法包括等离子体刻蚀、化学刻蚀和激光刻蚀。有研究者对棉织物进行碱和等离子体蚀刻处理，通过添加纳米 SiO2颗粒和正硅酸四乙酯(TEOS)使织物具有机械耐久性，其接触角高达 173°，实现了纳米级表面结构的控制，并在棉织物表面结合了 TEOS 的均匀驱虫层。同时也有研究者使用酶蚀刻法制备超疏水丝织物，通过热化学气相沉积(CVD)工艺用甲基三氯氢硅(MTCS)进行改性，改性超疏水织物水接触角为 156.7°，滚动角为 8.5°。
 

纳米颗粒处理的超疏水棉织物
 

　　4、表面沉积法
 

　　表面沉积是指通过逐层组装、水热法和气相沉积等将原材料通过化学或物理方法沉积到纺织品上，形成具有粗糙结构的薄膜。有研究者通过原位聚合和沉积制备了一种多功能织物，并使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)实现疏水改性，改性织物不仅表现出良好的耐久性和抗菌性，而且具有优异的油水分离性和可回收性。有研究者采用气相沉积法合成了由直径范围80nm至230nm的高纯度杯状叠层碳纳米管(CSCNTs)组成的地毯结构。CSCNT 地毯具有高度柔韧性和超疏水性，接触角为 155°，可以作为防水和自清洁涂层使用。
 

　　二、多步法构造疏水表面
 

　　多步法顾名思义就是：采用多个步骤来构建疏水表面。是指在使用减法工艺获得粗糙表面后，再使用低表面能材料对表面进行改性，从而使表面获得超疏水性。有研究者使用聚乙烯亚胺(BPEI)、聚磷酸铵(APP)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、纤维素纳米晶体(CNC)以及 SiO2通过多步浸渍法在棉织物表面形成 BPEI/APP/PDMS/CNC-SiO2(BAPC)复合涂层，涂层整理后的棉织物具有良好的阻燃和防水性能，LOI 值达到 69.8，水接触角(WCA)高达 156.6°，同时具有良好的耐磨性。
 

阻燃和超疏水棉织物的形成机制