超疏水防紫外双功能水性织物涂层的制备及性能研究
王雪梅，车晓刚，李勇迪，安滔，赵若伊，刘景艳，陈坤林*，王潮霞（生态纺织教育部重点实验室，江南大学纺织服装学院，江苏无锡214122）
Fabrication and Properties of Waterborne Dual Functional Fabric Coatings with Superhydrophobicity and UV Protection
Wang Xuemei，Che Xiaogang，Li Yongdi，An Tao，Zhao Ruoyi，Liu Jingyan，Chen Kunlin，Wang Chaoxia
（Key Laboratory of Eco-textile，Ministry of Education，College of Textiles & Clothing，Jiangnan University，Wuxi，
Jiangsu 214122，China）
Abstract：Silicon dioxide microcapsules with fluorosilane（FAS13）as core material and silicon dioxide grafted with ultraviolet absorbent as shell were prepared by emulsion condensation polymerization. The microcapsules were blended with silicone latex，which was coated on the surface of cotton fabric to obtain a superhydrophobic and UV protective fabric coatings. The morphology and particle size of microcapsules were observed by SEM and TEM，and the water contact angle and UV protection performance of fabric coatings was tested.
In the meantime，the weather resistance，wear resistance，high temperature resistance and acid and alkali resistance of coatings were also measured. The results showed that the best percentage of the microcapsules in fabric coatings was 45%（incorporated with 5% UV absobent），and the water contact angle of the prepared coating surface could reach higher than 150° . Moreover，the obtained fabric coatings provided good weather resistance，high temperature resistance，acid and alkali resistance and wear resistance. At the same time，the ultraviolet protection factor（UPF）of the fabric coatings could reach 111. 2，which showed excellent UV resistance.
Key words：microcapsules；fabric coatings；superhydrophobicity；UVprotection；durability
超疏水表面具有自清洁、防雾、减阻、防腐蚀等特殊应用性能，目前超疏水织物涂层的研究已成热点。而随着人们生活水平的提高，对织物舒适、清洁、防护等方面要求越来越高，单一功能的织物涂层已经满足不了人们的需求，多功能织物涂层的研究和开发已经迫在眉睫。在户外环境下，紫外线可对人体健康造成严重危害，因而，对防紫外织物的需求日益增加，涂层技术可以很方便地将超疏水和防紫外性能复合于一体。此外，现有大部分超疏水织物涂层在制备过程中使用有机溶剂，增加VOC排放，造成环境污染。
基于此，本文先通过乳液缩聚法制备出双功能二氧化硅微胶囊，再将其和水性有机硅树脂简单共混涂覆于织物表面即可得到超疏水防紫外双功能织物涂层。该织物涂层超疏水防紫外性能优异，制备过程VOC排放少，绿色环保。
1 实验部分
1. 1 主要原料与仪器
十三氟辛基三甲氧基硅烷（FAS13）：化学纯，南京道宁化工有限公司；有机硅树脂乳液（BS-45）：化学纯，德国瓦克公司；正硅酸四乙酯（TEOS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、固体石蜡、氨水、乙醇（95%）：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）：优级纯，上海麦克林生化科技有限公司；正癸烷：优级纯，阿拉丁控股集团有限公司；硅烷偶联剂改性UVA 400：工业级，巴斯夫；去离子水。
S180H 加热型超声波清洗器：FB15065，杭州雷琪实验器材有限公司；超声细胞粉碎机：JY 98-111DN，宁波新基生物科技股份有限公司；纳米粒度及Zeta 电位分析仪：Nano-ZS 90，英国Malvern 公司；接触角测试仪：DSA100，德国Dataphysics 公司；纺织品防紫外性能分析仪：YG（B）912E，温州大荣纺织仪器有限公司；透射电子显微镜：JEM-2100，日本电子株式会社；扫描电镜：蔡司Sigma HD场发射式，德国蔡司公司；紫外老化箱：美国Q-lab公司。
1. 2 实验过程
1. 2. 1 微胶囊的制备
在250 mL圆底烧瓶中加入3. 75 g TEOS、0. 15 g硅烷偶联剂KH560、0. 5 g正癸烷、适量的硅烷偶联剂改性UVA 400 和1. 5 g FAS13，混合均匀后，加入100 mL 去离子水和0. 5 g SDBS，超声20 min 后加入氨水，将水溶液pH调到8，然后在40 ℃下磁力搅拌反应6 h，即得到疏水防紫外微胶囊。
1. 2. 2 织物涂层的制备
将微胶囊和水性有机硅树脂按一定的比例加入烧杯，机械搅拌（转速500 r/min）5 min，混合均匀后即可得到超疏水防紫外双功能水性涂料，随后用线棒将涂料涂覆于棉织物上，并置于烘箱内干燥15 min，即得到超疏水防紫外织物涂层。
1. 3 性能测试与分析
1. 3. 1 微胶囊表面形态的测定
使用超声细胞粉碎机和纳米粒度及Zeta电位分析仪测定微胶囊粒径；使用扫描电镜和透射电镜观测微胶囊的形态。
1. 3. 2 涂层性能的测定
（1）疏水性：用接触角测试仪测试织物涂层表面的水接触角。
（2）防紫外性能：将制备好的织物涂层置于纺织品防紫外性能分析仪中测试紫外线防护系数（UPF）值和UV透射比。其中UPF值测定采用GB/T 18830—2009标准，当UPF＞50时标为UPF50+，表明织物有较好的防紫外效果。
（3）耐磨损性能：使用500 g砝码的力压在砂纸上在10 cm×10 cm的织物涂层上摩擦，测试涂层的水接触角和UPF值。
（4）耐老化性能：将制备好的织物涂层置于紫外老化箱中进行耐老化程度测试。加速老化条件为温度60 ℃，光强0. 89 W/m2。评定标准为ISO 11507：2007。
（5）耐高温性：将织物涂层分别放在40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃、120 ℃下恒温1 h，测定不同温度下织物涂层的水接触角。
（6）耐酸碱性能：配置pH为1、3、5、9、11、13的酸碱溶液，使用针管注射器滴在织物涂层上，测定在不同pH的酸碱溶液下织物涂层的水接触角。
