[发明专利]一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜及其制备方法。 

背景技术

仿生超疏水性的天然棉纤维由于其优异的抗粘着、防污、自清洁等性能而备受人们的欢迎，仿生超疏水织物的制备和性能研究也是近年来化学模拟生物系统中的一个新领域。 

目前，仿生超疏水性织物的制备方法大量涌现，主要有溶胶-凝胶法、模板法、粒子填充法、碳纳米管法、激光/等离子体刻蚀、电纺、溶液浸湿法和自组装等。其中大分子自组装技术由于制备工艺简单快捷，不需要特殊制膜设备，克服了普通合成方法的制备工艺复杂、条件苛刻等缺陷，纳米粒子分布可控，易于大面积制膜，特别是该方法不依赖于载膜基质的种类、尺寸大小和表面形状，可以在复杂基质上成膜(如非平面基质、易弯曲纤维基质)，成为近年来一类有效制备高分子和纳米粒子复合体系的重要途径。 

目前大分子自组装中采用高分子与纳米粒子在一定条件下通过非共价键合形成微纳米尺度空间结构高度有序的聚集体的研究报道较多，主要因为通过静电结合的方法能够将通常普通合成方法难以制 备的特种结构的共聚物或高分子-纳米粒子复合体系变为现实；更为重要的是这种制备方法能够有效的调控纳米粒子分布于组装体的特定区域，这对复合物最终的性能是至关重要的。 

目前，基于静电作用力构筑功能性大分子组装体的研究已有一定报道。CN1610013A将含金纳米粒子和八丙铵基八硅氧烷进行层状组装制得了一种具有光学和导电性能的超薄导电膜。CN101747512A报道了一种静电驱动的仿生超分子组装体及其制备方法，该仿生超分子组装体由末端含羧基的疏水聚合物如端羧基聚苯乙烯或端羧基聚甲基丙烯酸甲酯、末端含氨基的亲水聚合物及表面含正电荷的纳米粒子组成。Vincent M.Rotello的研究小组对表面功能化的Au纳米粒子或表面功能化的SiO₂纳米粒子与高分子的静电自组装方法开展了非常有特色的工作，这些高分子主要有带正电的聚酰胺-胺树枝状高分子、[苯乙烯-氨甲基苯乙烯-甲氧基苯乙烯]共聚物，并且这些组装体主要用作新型高效催化剂，参见Acc.Chem.Res.(2003，36，549)。J.Am.Chem.Soc.(2004，126：15938)也报道了基于静电作用的聚(N-异丙基丙烯酰胺)和聚丙烯酸的共聚物水凝胶微球和Au纳米棒的复合体系，该复合微球具有能通过加载激光照射控制“开关”的收缩-溶胀转变，对于实现触发性药物释放有重要意义。AATCC Review(2010，2：45)报道了氨基聚硅氧烷和羧基聚硅氧烷通过超分子组装 在棉纤维织物表面，获得了独特手感和表面性能的织物，并从微观上对超分子膜的形貌进行了研究。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜及其制备方法，该超疏水性复合膜可赋予棉纤维基质良好的超疏水性能。 

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。 

一种氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜，该超疏水性复合膜由氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷与氨烃基改性纳米粒子组成。 

所述超疏水性复合膜由氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷与氨烃基改性纳米粒子在溶液中通过氨基与羧基之间的静电作用形成聚集体，然后采用浸渍法使聚集体负载在棉纤维织物表面。 

所述氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷为梳状结构，分子结构如式(I)： 

式(I)中：R_f代表氟代脂肪烃基，R₁＝CH₃～C₁₈H₃₇或三氟丙基，R₂＝甲基或甲氧基，A＝CH₂CH₂或CH＝CH，m＝3～50，n＝2～20，p＝10～100，q＝0～300。 

所述氟烷基羧烃基改性聚硅氧烷在室温下黏度范围为500～10000mPa·s，羧值范围为0.2～0.8mmol/g。 

所述氨烃基改性纳米粒子为氨烃基改性纳米二氧化硅、氨烃基改性纳米二氧化钛或具有1～8官能团的氨丙基改性多面体低聚倍半硅氧烷，氨烃基改性纳米粒子的平均粒径为20～200nm，氨烃基为氨丙基、N-β-氨乙基-γ-氨丙基或N，N-二甲基氨乙基，氨丙基改性多面体低聚倍半硅氧烷为八氨丙基八硅氧烷。 

一种制备上述氟烷基羧烃基聚硅氧烷/纳米粒子超疏水性复合膜的方法，包括以下步骤：