二氧化硅颗粒对疏水性的影响

为了进一步改善涂层的表面粗糙度，我们在PDMS-PU涂层配方中加入了添加剂。只涂有0.1wt%FS分散体的对照样品在不含聚合物的异丙醇中瞬间吸水。如图4(a)中的图表和数字图像所示，仅用PDMS-PU(不含FS)涂层的织物的WCA为132°，当FS含量为0.1wt%时，织物的WCA(142°)增加了10°。当织物涂覆0.5wt%的FS时，织物的WCA进一步提高(145°)。另一方面，仅涂覆FS(不含PDMS-PU)的织物的FS的含量从0.5wt%增加到2.5wt%时，WCA从约50°增加到60°，相比之下，当PDMS-PU分散体中FS含量为2.5wt%时，织物变得超疏水，表观WCA为160°。

在低浓度时，FS不能完全覆盖棉纤维，水滴通过毛细管力吸附在织物上。然而，中度疏水的PDMS-PU粒子可能通过氢键与棉花发展非共价相互作用，而FS可能很容易在其-CH3基团和PDMS-PU层之间发展疏水-疏水相互作用。与FS和原棉相比，涂层织物的FTIR研究表明，虽然没有证据表明棉花、FS和聚合物之间形成了新的共价键，但聚合物与织物之间形成了强大的氢键，而FS层还通过两侧甲基之间的疏水-疏水相互作用以及FS的-OH基团与聚合物的极性基团(-NH或C-O-C)之间的氢键与聚合物结合。

在本研究中，成功地合成了一系列无氟PDMS-PU结构，并将它们的水性分散体用于丝光棉织物的超疏水、机械坚固、水性和透气性涂层。与随机大小的聚合物粒子涂层相比，分散尺寸和多层PDMS-PU粒子涂层表面的水接触角具有更好的拒水性能。为了增强PDMS-PU涂层的疏水性，我们在PDMS-PU涂层棉花上加入了商用疏水气相二氧化硅颗粒作为第二涂层，并在聚合物合成过程中通过共价键将其整合在一起。将气相二氧化硅颗粒作为第二层涂布在聚合物包被棉上，可制得超疏水、耐湿、机械坚固的涂层。即使在使用标准磨损测试程序进行1000次磨损循环后，疏水性也没有显著改变。这项工作表明，不使用氟化处理即可生产出水性、机械坚固、透气和超疏水涂层。分层涂层方法为微调涂层材料的疏水性、透气性和坚固性提供了新的视野。我们预计，这些耐久的PDMS-PU聚合物涂料还可用于增强各种表面，如纸张、聚酯等，并可用于多种用途的水性分散体。