有機紫外吸收器插入層狀雙羥氧化物分層組裝製備的超疏水和紫外阻擋棉織物
YanZhao,ZhiguangXu,XungaiWang,TongLin
吉隆迪肯大學前沿材料研究所澳大利亞
研究亮點
製備了具有超疏水性和紫外阻擋效能的雙功能塗層，與LDH 層的主客體相互作用大大提高了HMBS的熱穩定性。LDH 奈米血小板與低表面能氟烷基矽烷共同產生的奈米級粗糙度，使棉織物具有超疏水性，HMBS@LDH 塗層使棉織物的紫外線能力提高了4倍。
1.介紹
在這項工作中，利用一種含有有機紫外線吸收劑的混合LDH插入層間，在棉織物上形成具有超疏水性和阻斷紫外線的雙重功能的塗層。LDH奈米片提供了超疏水性所需的奈米級粗糙度。該封裝的紫外線吸收分子可以提高棉織物的紫外線保護能力。採用離子交換法將有機紫外吸收器插入到LDH中。由於製備的插入化合物具有接近中性的表面電荷，因此使用3-氨基丙基三甲氧基矽烷修飾LDH表面，以增加靜電(LbL)組裝的表面電荷LbL組裝技術允許很容易地控制LDH載入和透過組裝週期調錶面粗糙度。
2.實驗
2.1材料
Mg（NO3)2·6H2O，Al(NO3)3·9H2O、3-氨基丙基三乙氧基矽烷(APTES)和聚（鹽酸烯丙胺）聚（丙烯酸）（PAA，Mw-50000，25%的水溶液)， 2-羥基-4-甲氧基苯並醌 5-磺酸(HMBS)。採用共沉澱法製備了3LDH(2：1Mg/AI 摩爾比)。
2.2 HMBS 插入式 LDH（HMBS@LDH）的製備
將30mLLD懸浮液在water(—0.85wt%中)與20mLHMBS水溶液(32mmol/L)在室溫下混合2小時，將HMBS 插入硝酸鹽形式的 LDH 中。使用前用氫氧化鈉水溶液調整 HMBS 溶液的 pH 值為 7 左右。所得固體用去離子水離心徹底洗滌。
2.4氨基功能化 HMBS@LDH 的製備
將 HMBS@LDH(0.5g)懸浮於 20mL 乙醇中，然後加入 2.5mLAPTES。攪拌 2h 後，離心徹底洗滌產物。
2.5棉織物上HMBS@LDH 塗層的製備
棉織物首先用聚（丙烯酸）處理。如方案1所示，然後將處理後的織物浸入多環芳烴(擁有1%）解決方案之後，多層結構是透過將織物交替浸入PAA(l%)溶液和含有1%，擁有氨基功能化的 HMBS@LDH 奈米血小板。用氫氧化鈉將 PAH和PAA溶液，每一層的浸泡時間為 5min。然後用去離子水洗滌三次。
3.結果與討論
3.1 所製備的 LDH 的粉末 XRD 模式如圖1所示，表明 HMBS分子的成功插入圖2a中，為 HMBS@LDH 的掃描電鏡影象。大多數晶體平行於襯底表面，有些與襯底呈一個角度，清楚地表明它們呈血小板樣形狀。圖6中為棉花樣品的掃描電鏡影象，當表面用一層 HMBS@LDH組裝時，發現 LDH 奈米血小板隨機部分覆蓋纖維表面，6b隨著組裝週期數量的增加，纖維表面 LDH 奈米血小板的數量增加(圖6c和圖6d)。
3.2超疏水性
如圖7a所示，未處理的棉織物是親水性的，可以完全溼潤的組（paa/hmbs@ldh）多層和以下的 FAS處理使織物具有超疏水性。所有處理後的棉織物的靜態接觸角均在 150 以上。水滴落在這些近乎球形的織物上。
圖7b中表示即將在超疏水錶面移動的水滴的形狀。分別取前進和後退接觸線上的接觸角作為前進和後退的接觸角。在一層組裝時，液滴明顯扭曲，接觸角滯後較大。三層的液滴略有扭曲，接觸角遲滯率降低到48。當層數增加到 5 時，表面從粘性變成滑性。
3.3紫外遮蔽特性
圖8中顯示了棉織物的紫外線效能。對於組裝好的織物，與未經處理的棉織物相比，紫外輻射區域顯著降低。如圖8b所示，未經處理的膠輥織物的UPF較低,為3.7。所有與HMBS@LDH層組裝的棉織物均顯示UPF值增加。當組裝層為5層，UPF值增到15.5，與未處理棉織物相比增加了四倍多。
4.結論
將有機紫外吸收劑插入層間的混合LDH奈米片成功地用於棉織物的超疏水和抗紫外雙重功能的製備，LDH層大大提高了插層有機紫外吸收劑的熱穩定性。經APTE功能化後，HMBS@LDH帶正電荷，透過靜電LbL組裝過程促進HMBS@LDH奈米血小板在棉纖維上的組裝。LDH奈米片產生的奈米級粗糙度，加上低表面能FAS，賦予棉織物超疏水性。HMBS@LDH塗層可使棉織物的紫外線防護能力提高四倍。
