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近年来,表面具有特殊润湿性的材料由于其独特的性质在防水、涂饰以及微生物医用材料领域的潜在应用引起了科研工作者的极大兴趣,其中,关于在基体表面实现亲疏水可逆转换的研究更是成为了材料研究的一大热点。直至目前,亲疏水可逆转换在金属表面较易实现,研究也相对较多,然而在织物表面的相关研究却较为少见。本文致力于在织物表面实现亲疏水性可逆转换,利用偶氮苯基的光异构特性控制末端全氟烷基的构象,通过单电子转移反应、重氮偶合反应和酯化等化学反应,制备了一系列未见文献报道的全氟烷基偶氮苯基功能材料,并结合自组装技术、乳液聚合及织物整理、原子转移自由基聚合(ATRP)接枝改性真丝织物的方法,研究了全氟烷基偶氮苯基功能材料在织物表面的光热响应性能,以及光热响应导致的织物表面润湿性变化,获得了可控亲疏转换的功能织物。具体从以下三个方面展开: (1)全氟烷基偶氮苯功能化硅烷 以对溴苯胺和全氟碘烷为初始原料,通过单电子转移反应、重氮偶合反应以及硅氢加成等化学反应,制备了两种不同氟烷基链长的全氟烷基偶氮苯基三氯硅烷,以FT-IR、1H NMR、19F NMR等对目标化合物进行了结构鉴定。通过液相化学沉积的自组装成膜技术在硅片表面成功制备了全氟烷基偶氮苯基硅烷自组装膜。利用 X-射线光电子能谱(XPS)、能量色散X-射线能谱(EDS)和原子力显微镜(AFM)测试了自组装膜表面结构,并由紫外-可见光吸收光谱验证了含氟偶氮苯结构的光异构性能。研究结果表明,全氟烷基偶氮苯基硅烷具有良好的光异构性能以及可逆回复性能,在硅片表面实现了亲疏水转换的性能。因此,结合偶氮基团的光异构性能和氟烷基的热迁移性能可获得亲疏水可逆转换的智能表面,并有望在织物表面实现亲疏水的可逆转换。 (2)全氟烷基偶氮苯基丙烯酸酯乳液共聚及织物整理 以合成的全氟烷基偶氮苯酚为原料,通过酯化反应制得两种不同氟烷基链长的全氟烷基偶氮苯基丙烯酸酯,制备了两种全氟烷基偶氮苯基丙烯酸酯共聚物乳液,并应用于织物整理,测试了整理织物的性能。研究结果表明,含氟聚合物在不同织物表面上成膜后,侧基偶氮苯基团在紫外光照射后由反式构型转变为顺式构型时,可控制末端氟烷基构象翻转,从而降低织物表面氟元素含量、提高织物表面自由能,接触角同时降低。同时,棉、真丝以及芳纶三种不同织物经全氟烷基偶氮苯基丙烯酸酯共聚物整理后,光异构接触角分别在131°/124°、125°/119°、132°/127°之间转换。其中,芳纶织物整理后经过40次的反复光异构仍然保持着良好的接触角可逆回复性。 (3)基于ATRP的可控聚合接枝改性真丝 由常规自由基聚合得到的全氟烷基偶氮苯基丙烯酸酯共聚物聚合度和分子结构可控性差,受大分子主链缠绕影响,侧基偶氮苯基和氟烷基难以在基体表面规则排列,这影响了其光异构性能。选择ATRP可控聚合使全氟烷基偶氮苯基丙烯酸酯共聚物接枝到真丝纤维表面时,易于控制接枝聚合物的聚合度,得到的分子量分布窄,同时偶氮苯侧基在真丝纤维表面更易形成规整排列,在光-热刺激下响应性更强。研究结果表明,控制真丝上接枝链的聚合度,可使全氟烷基偶氮苯基丙烯酸酯ATRP接枝改性真丝织物的接触角在光-热刺激下于122.2°/77.8°之间反复转变,由此制得了具有多次循环可逆回复的智能亲疏水转换的真丝织物。