仿荷葉結(jié)構(gòu)化工材料的應(yīng)用研究

摘要：本文對仿荷葉結(jié)構(gòu)的化工材料的應(yīng)用進(jìn)行了簡要論述。

關(guān)鍵詞：荷葉結(jié)構(gòu)

1 概述

德國科學(xué)家Barthlott和Neinhuis通過掃描電鏡（SEM）觀察了荷葉表面，發(fā)現(xiàn)了荷葉表面平均直徑在5～9μm乳突結(jié)構(gòu)，同時(shí)這些乳突表面上又分布了疏水性納米結(jié)構(gòu)蠟質(zhì)晶體，這種結(jié)構(gòu)大大降低了水和荷葉表面的實(shí)際接觸面積。從而構(gòu)成了荷葉表面的超疏水結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生可自清潔功能。

目前在國外市場上已經(jīng)有仿荷葉效應(yīng)的建筑材料如表面涂料、屋瓦等產(chǎn)品。但是在室內(nèi)建筑材料中幾乎沒有。鑒于以上原因文章利用紡織組織結(jié)構(gòu)中能在材料表面產(chǎn)生顆粒狀凹凸不平的變化縐組織，形成類似荷葉表面的乳突，同時(shí)通過拒水、納米二氧化硅整理形成疏水面，從而可以達(dá)到自潔的效果、凹凸不平的平面增加了材料的立體感，增加了材料裝飾美感。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 原料及儀器

滌綸超細(xì)海島纖維規(guī)格為160dtex/60f。實(shí)驗(yàn)室用納米TiO2，XD-B27噴淋式沾水測試儀，東莞旭東儀器公司；UV-160型紫外分光光度計(jì)，由上海美譜達(dá)儀器有限公司提供；YG541A型織物折皺彈性測試儀，由溫州大榮紡織儀器有限公司提供，以及小樣織機(jī)。

2.2 織物的拒水、納米整理

有機(jī)氟拒水劑20g/L；pH值為5～6；經(jīng)三浸三軋1.96×105Pa；80～90℃時(shí)預(yù)烘2min；然后在120～150℃條件下焙烘5min。

試樣采用浸涂法，現(xiàn)將納米納米TiO2在分散劑的作用下，進(jìn)行分散，制得穩(wěn)定的分散液后，整理到材料的表面，再經(jīng)過高溫固化處理，使納米顆粒固著與材料的表面。

3 數(shù)據(jù)與分析

3.1 拒水性實(shí)驗(yàn)

采用AATCC 22-1977噴射實(shí)驗(yàn)法，是各種拒水整理織物最常用的方法，只要將實(shí)驗(yàn)織物與評級標(biāo)準(zhǔn)樣照和評級文字進(jìn)行對比進(jìn)行拒水等級的評定。分為5個(gè)等級，級數(shù)越高，織物拒水性越好。如下表1所示：

實(shí)驗(yàn)表明，5塊試樣均沒有出現(xiàn)材料的潤濕情況，4#表面有少量的水滴，但稍微抖動(dòng)水滴會(huì)滴落，并不會(huì)滲透到材料的內(nèi)部，這是由于縐變化組織形成了類似乳突的結(jié)構(gòu)，同時(shí)拒水、納米整理，使得材料表面形成了一個(gè)疏水結(jié)構(gòu)。

3.2 抗紫外線性

一般把紫外線的波段認(rèn)為在400nm以下，為了保證測試的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)分別測試了200nm、250nm、297nm、350nm、400nm共5個(gè)點(diǎn)的紫外線透過率T(%)，如圖1所示：

測試結(jié)果顯示：從紫外線所在的波長范圍200nm—400nm之間，幾塊材料試樣的紫外線透過率不到2%，由AS/NZS 4399-1996測試標(biāo)準(zhǔn)可知，只要紡織材料的紫外線透過率T（%）≤2.5，就表明織物非常優(yōu)異的紫外線防護(hù)能力，實(shí)驗(yàn)中最大的透過率僅為1.8%，說明材料有很好的防紫外線性，這主要和材料的結(jié)構(gòu)和很大的關(guān)系。

3.3 抗皺性能

由于紡織裝飾采用，采用的是纖維，相對比較柔軟，很容易會(huì)在使用過程中由于外力的作用，發(fā)生變形，如果不能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，既不能保證良好的保護(hù)性能，也不能起到裝飾美觀的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)分別用材料的經(jīng)緯向出發(fā)，分別測試了經(jīng)、緯急折皺回復(fù)角和緩折皺回復(fù)角。如圖2（a）、（b）所示：

從上圖中，可以清楚的看到，材料經(jīng)過急、緩折痕回復(fù)角測試后，織物有很好的回復(fù)性，可以達(dá)到140°左右，而且緩彈性回復(fù)性不大，說明了材料在受到外力擠壓情況后，回復(fù)原來形狀的能力強(qiáng)，能保持良好穩(wěn)定性，及不減弱自身的防護(hù)性能，同時(shí)又不破壞裝飾材料的美觀效果。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，以變化縐組織為基礎(chǔ)的仿荷葉縐組織織物，經(jīng)過拒水、納米整理后，織物的拒水性、抗紫外線性能優(yōu)異，同時(shí)具有很好的折皺回復(fù)性?？梢杂米餮b飾建筑材料的墻貼布、桌布、以及窗簾等，表面所具有的折皺效果，不僅美化了環(huán)境，同時(shí)自身的抗污結(jié)構(gòu)，大大提高了使用的性能。隨著新材料的出現(xiàn)和加工工藝的不斷完善，仿生結(jié)構(gòu)會(huì)在建筑裝飾材料中得更好的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

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