仿荷葉結構化工材料的應用研究

摘要：本文對仿荷葉結構的化工材料的應用進行了簡要論述。

關鍵詞：荷葉結構

1 概述

德國科學家Barthlott和Neinhuis通過掃描電鏡（SEM）觀察了荷葉表面，發現了荷葉表面平均直徑在5～9μm乳突結構，同時這些乳突表面上又分布了疏水性納米結構蠟質晶體，這種結構大大降低了水和荷葉表面的實際接觸面積。從而構成了荷葉表面的超疏水結構，產生可自清潔功能。

目前在國外市場上已經有仿荷葉效應的建筑材料如表面涂料、屋瓦等產品。但是在室內建筑材料中幾乎沒有。鑒于以上原因文章利用紡織組織結構中能在材料表面產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，同時通過拒水、納米二氧化硅整理形成疏水面，從而可以達到自潔的效果、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 實驗

2.1 原料及儀器

滌綸超細海島纖維規格為160dtex/60f。實驗室用納米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，由上海美譜達儀器有限公司提供；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。

2.2 織物的拒水、納米整理

有機氟拒水劑20g/L；pH值為5～6；經三浸三軋1.96×105Pa；80～90℃時預烘2min；然后在120～150℃條件下焙烘5min。

試樣采用浸涂法，現將納米納米TiO2在分散劑的作用下，進行分散，制得穩定的分散液后，整理到材料的表面，再經過高溫固化處理，使納米顆粒固著與材料的表面。

3 數據與分析

3.1 拒水性實驗

采用AATCC 22-1977噴射實驗法，是各種拒水整理織物最常用的方法，只要將實驗織物與評級標準樣照和評級文字進行對比進行拒水等級的評定。分為5個等級，級數越高，織物拒水性越好。如下表1所示：

實驗表明，5塊試樣均沒有出現材料的潤濕情況，4#表面有少量的水滴，但稍微抖動水滴會滴落，并不會滲透到材料的內部，這是由于縐變化組織形成了類似乳突的結構，同時拒水、納米整理，使得材料表面形成了一個疏水結構。

3.2 抗紫外線性

一般把紫外線的波段認為在400nm以下，為了保證測試的準確性，實驗分別測試了200nm、250nm、297nm、350nm、400nm共5個點的紫外線透過率T(%)，如圖1所示：

測試結果顯示：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測試標準可知，只要紡織材料的紫外線透過率T（%）≤2.5，就表明織物非常優異的紫外線防護能力，實驗中最大的透過率僅為1.8%，說明材料有很好的防紫外線性，這主要和材料的結構和很大的關系。

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，很容易會在使用過程中由于外力的作用，發生變形，如果不能保證結構的穩定性，既不能保證良好的保護性能，也不能起到裝飾美觀的特點。實驗分別用材料的經緯向出發，分別測試了經、緯急折皺回復角和緩折皺回復角。如圖2（a）、（b）所示：

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

4 結論

實驗表明，以變化縐組織為基礎的仿荷葉縐組織織物，經過拒水、納米整理后，織物的拒水性、抗紫外線性能優異，同時具有很好的折皺回復性。可以用作裝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，不僅美化了環境，同時自身的抗污結構，大大提高了使用的性能。隨著新材料的出現和加工工藝的不斷完善，仿生結構會在建筑裝飾材料中得更好的發揮。

參考文獻：

[1]杜文琴.荷葉效應在拒水自潔織物上的應用[M].印染，2001，9:36-37，43.

[2]楊梅.小議荷葉效應在防水透濕織物中的應用[M].黃石理工學院學報，2009，3(26):55-56，75.