用于纤维材料表面耐磨涂层的制备与性能表征

黄婵娟¹,武玉和¹,张丹^1,2,龙柱¹

(1.生态纺织教育部重点实验室(江南大学),江苏 无锡 214122;2.聚合物分子工程国家重点实验室(复旦大学),上海 200433)



摘要:

为使涤纶织物应用范围更广，更耐磨，本文制备了一种有机硅树脂基纳米硼化钛碳化钛复合涂层，通过正交实验法得到最佳的涂层方案，并尝试将其应用于涤纶织物，以改善涤纶织物的表面结构，进而实现涤纶织物表面优异的耐磨性能.为测试涂层对涤纶织物性能的影响, 采用泰伯式耐磨仪、液滴形状分析仪、电子织物强力机、扫描电子显微镜(SEM)研究了涂层织物的耐磨性能、疏水性能、物理机械性能和磨损织物的表面微观形态.研究表明：当有机硅树脂与无水乙醇质量比为75: 25，含量(质量分数)为93%；超分散剂含量为1.5%；乙醇增稠剂含量为1.5%；纳米硼化钛和碳化钛质量比为2: 1，含量为4%时，所得涂层溶液应用于涤纶织物后会形成一层包覆层，耐磨性能最优.对于涂覆量为15 g/m²的涤纶，拉伸断裂强力由573.92 N提高到620.48 N，顶破强力由652.34 N提高到790.07 N，撕裂强力由9.87 N降低到5.78 N，疏水性能有较大提高，接触角可达到120°以上.

关键词:  有机硅树脂  耐磨  涤纶织物  硼化钛  碳化钛  复合材料

DOI：10.11951/j.issn.1005-0299.20180090

分类号:TS195.5

文献标识码:A

基金项目:国家自然科学基金资助项目(31600478)；江苏省自然科学基金资助项目(BK20140145)；中央高校基本科研业务费专项资金(重点项目 JUSRP51718A)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发［2014］37)；聚合物分子工程国家重点实验室(复旦大学)开放研究课题基金项目(K2018-22).



The preparation and characterization of wear-resistant composite coating on the surface of fiber materials

HUANG Chanjuan¹, WU Yuhe¹, ZHANG Dan^1,2, LONG Zhu¹

(1. Key Laboratory of Eco-textiles, Ministry of Education(Jiangnan University), Wuxi 214122, China; 2. State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers(Fudan University), Shanghai 200433, China)

Abstract:

Polyester fabric has a wide range of applications, but it cannot meet the high requirement for wear resistance in some fields, so it is necessary to modify polyester fabric to improve its wear resistance and consequently widen its application range. To this end, a kind of silicone resin based nano TiB₂-TiC composite coating was studied. The optimal coating scheme was obtained by orthogonal experiment and applied to polyester fabric to improve its surface structure, so as to achieve excellent wear resistance. Then the effect of coating modification on the properties of the polyester fabric was tested. The wear-resisting property, hydrophobic property, physical and mechanical property, and surface microscopic morphology of coated fabric were studied by Taber type abrasion tester, DSA100 droplet shape analyzer, HD026N electronic fabric strength machine, and S-570 scanning electron microscope (SEM) of Hitachi. The experimental results show that when the mass ratio of silicone resin and anhydrous ethanol was 75: 25 and their mass percentage was 93%, when the super dispersing agent mass percentage was 1.5%, when the ethanol thickening agent mass percentage was 1.5%, and when the mass ratio of TiB2 and TiC was 1: 2 and their mass percentage was 4%, the polyester fabric coated with the obtained solution formed a coating membrane with optimal wear resistance. For polyester fabric with a coating amount of 15 g/m², the tensile breaking strength increased from 573.92 N to 620.48 N, the bursting strength increased from 652.34 N to 790.07 N, and the tear strength decreased from 9.87 N to 5.78 N. In addition, the hydrophobic properties of polyester fabric were greatly improved, and the contact angle was able to reach 120° or more.

Key words:  silicone resin  wear-resisting  polyester fabrics  TiB₂  TiC  composite materials


黄婵娟, 武玉和, 张丹, 龙柱. 用于纤维材料表面耐磨涂层的制备与性能表征[J]. 材料科学与工艺, 2019, 27(5): 66-72. DOI: 10.11951/j.issn.1005-0299.20180090.
HUANG Chanjuan, WU Yuhe, ZHANG Dan, LONG Zhu. The preparation and characterization of wear-resistant composite coating on the surface of fiber materials[J]. Materials Science and Technology, 2019, 27(5): 66-72. DOI: 10.11951/j.issn.1005-0299.20180090.
基金项目 国家自然科学基金资助项目(31600478)；江苏省自然科学基金资助项目(BK20140145)；中央高校基本科研业务费专项资金(重点项目JUSRP51718A)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发[2014]37)；聚合物分子工程国家重点实验室(复旦大学)开放研究课题基金项目(K2018-22) 通信作者 张丹，E-mail:zhangdan@jiangnan.edu.cn 作者简介 黄婵娟(1994—)，女，硕士研究生;
龙柱(1966—)，男, 教授，博士生导师 文章历史 收稿日期: 2018-04-03 网络出版日期: 2018-07-12


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用于纤维材料表面耐磨涂层的制备与性能表征
黄婵娟¹, 武玉和¹, 张丹^1,2, 龙柱¹     
1. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学)，江苏 无锡 214122;
2. 聚合物分子工程国家重点实验室(复旦大学)，上海 200433

收稿日期: 2018-04-03; 网络出版日期: 2018-07-12
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(31600478)；江苏省自然科学基金资助项目(BK20140145)；中央高校基本科研业务费专项资金(重点项目JUSRP51718A)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发[2014]37)；聚合物分子工程国家重点实验室(复旦大学)开放研究课题基金项目(K2018-22)
作者简介: 黄婵娟(1994—)，女，硕士研究生;
龙柱(1966—)，男, 教授，博士生导师.
通信作者: 张丹，E-mail:zhangdan@jiangnan.edu.cn.


摘要: 为使涤纶织物应用范围更广，更耐磨，本文制备了一种有机硅树脂基纳米硼化钛碳化钛复合涂层，通过正交实验法得到最佳的涂层方案，并尝试将其应用于涤纶织物，以改善涤纶织物的表面结构，进而实现涤纶织物表面优异的耐磨性能.为测试涂层对涤纶织物性能的影响, 采用泰伯式耐磨仪、液滴形状分析仪、电子织物强力机、扫描电子显微镜(SEM)研究了涂层织物的耐磨性能、疏水性能、物理机械性能和磨损织物的表面微观形态.研究表明：当有机硅树脂与无水乙醇质量比为75: 25，含量(质量分数)为93%；超分散剂含量为1.5%；乙醇增稠剂含量为1.5%；纳米硼化钛和碳化钛质量比为2: 1，含量为4%时，所得涂层溶液应用于涤纶织物后会形成一层包覆层，耐磨性能最优.对于涂覆量为15 g/m²的涤纶，拉伸断裂强力由573.92 N提高到620.48 N，顶破强力由652.34 N提高到790.07 N，撕裂强力由9.87 N降低到5.78 N，疏水性能有较大提高，接触角可达到120°以上.
关键词: 有机硅树脂    耐磨    涤纶织物    硼化钛    碳化钛    复合材料    
The preparation and characterization of wear-resistant composite coating on the surface of fiber materials
HUANG Chanjuan¹, WU Yuhe¹, ZHANG Dan^1,2, LONG Zhu¹     
1. Key Laboratory of Eco-textiles, Ministry of Education(Jiangnan University), Wuxi 214122, China;
2. State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers(Fudan University), Shanghai 200433, China



Abstract: Polyester fabric has a wide range of applications, but it cannot meet the high requirement for wear resistance in some fields, so it is necessary to modify polyester fabric to improve its wear resistance and consequently widen its application range. To this end, a kind of silicone resin based nano TiB₂-TiC composite coating was studied. The optimal coating scheme was obtained by orthogonal experiment and applied to polyester fabric to improve its surface structure, so as to achieve excellent wear resistance. Then the effect of coating modification on the properties of the polyester fabric was tested. The wear-resisting property, hydrophobic property, physical and mechanical property, and surface microscopic morphology of coated fabric were studied by Taber type abrasion tester, DSA100 droplet shape analyzer, HD026N electronic fabric strength machine, and S-570 scanning electron microscope (SEM) of Hitachi. The experimental results show that when the mass ratio of silicone resin and anhydrous ethanol was 75: 25 and their mass percentage was 93%, when the super dispersing agent mass percentage was 1.5%, when the ethanol thickening agent mass percentage was 1.5%, and when the mass ratio of TiB2 and TiC was 1: 2 and their mass percentage was 4%, the polyester fabric coated with the obtained solution formed a coating membrane with optimal wear resistance. For polyester fabric with a coating amount of 15 g/m², the tensile breaking strength increased from 573.92 N to 620.48 N, the bursting strength increased from 652.34 N to 790.07 N, and the tear strength decreased from 9.87 N to 5.78 N. In addition, the hydrophobic properties of polyester fabric were greatly improved, and the contact angle was able to reach 120° or more.
Keywords: silicone resin    wear-resisting    polyester fabrics    TiB₂    TiC    composite materials    
织物耐磨性能是指织物抵抗磨损的性能^[1-2].磨损是指织物在使用过程中经常受到其他物体的反复摩擦而逐渐被损坏的现象^[3-4].目前，人们利用表面改性处理方法，已成功研制出许多具有优异耐磨性能的织物.常用的表面改性处理法有溶胶-凝胶法^[5]、化学气相沉积法^[6]、溶液浸渍法^[7]等.尽管这些改性方法可提高织物的耐磨性，但仍存在以下几个缺点：改性方法过程过于繁琐^[8-9]，条件要求高^[10]、粘附力差^[11]，且使用了大量的化学试剂，对人体危害较大.此外，这些改性方法对原始织物其他固有的优良性能，如吸水性、透气性和柔软性等损害较大，不符合工业化生产的要求^[12-14].相对而言，有机硅树脂性能优异^[15-17]，乙醇为溶剂相对环保，辊涂、浸渍、喷涂、压延等方法等都可以涂覆涂层，操作简单.

为此，本文将通过正交实验法制备一种耐磨性能优异的有机硅树脂基纳米TiB₂-TiC复合涂层溶液，将其牢固的固定在涤纶织物表面并构建涤纶织物表面的微观结构，最终在基本不损伤涤纶织物本身的物理机械性能的前提下使涤纶织物表面具有优异的耐磨性能.

1 试验1.1 原料主要试剂为无水乙醇：化学纯、国药集团化学试剂有限公司；有机硅树脂：枞阳县三金颜料有限责任公司；纳米硼化钛：Aladdin公司；纳米碳化钛：Aladdin公司；乙醇增稠剂：威海云清化工开发院；超分散剂silok-7455：广州市斯洛柯高分子聚合物有限公司.

涤纶里布：210T涤塔夫(涤丝纺)，克重为54 g/m²

1.2 涂层溶液的制备1.2.1 正交实验设计方案^[18-19]本文的正交实验方案如表 1、表 2所示.

表1(Table 1)
表 1 三因素三水平Table 1 Three facts and three levels Sample Silicone resin: ethyl alcohol absolute TiB₂:TiC Quality proportion of nanoparticles/%

1 75:25 1:1 2

2 50:50 1:2 3

3 25:75 2:1 4



表 1 三因素三水平Table 1 Three facts and three levels


表2(Table 2)
表 2 三因素三水平正交实验表Table 2 Orthogonal test of three facts and three levels Sample Silicone resin: ethyl alcohol absolute TiB₂:TiC Quality proportion of nanoparticles/%

1 75:25 1:1 2

2 75:25 1:2 3

3 75:25 2:1 4

4 50:50 1:1 3

5 50:50 1:2 4

6 50:50 2:1 2

7 25:75 1:1 4

8 25:75 1:2 2

9 25:75 2:1 3



表 2 三因素三水平正交实验表Table 2 Orthogonal test of three facts and three levels


1.2.2 涂层溶液的制备按照正交实验方案称取相应的实验原料，有机硅树脂与无水乙醇所占质量比为93%，纳米TiB₂与TiC所占质量比如表 1所示，剩余为超分散剂与增稠剂，适量，保证纳米粒子分散均匀即可.将有机硅树脂、无水乙醇、纳米粒子和适量分散剂放入四口瓶中，3 000~5 000 r/min，搅拌30 min，而后加入乙醇增稠剂，5000 r/min，搅拌20 min，即可得到分散均匀的涂层溶液.

1.3 涂层溶液在织物上的应用先将涤纶布用水清洗干净后烘干待用.将涤纶布剪为测试所需要的形状大小，将按照9个方案配置好的溶液采用涂布法将涂层溶液应用在涤纶布上，应用后80 ℃湿润环境烘干，进行各种性能测试.

1.4 测试1.4.1 涂层整理后涤纶织物耐磨性能的测定织物表面的耐磨性主要通过测量织物表面的磨损情况来衡量.先将涤纶布剪为半径为12 cm的圆形，中间留小孔，清洗干净，烘干后质量为m₀，涂覆后烘干，质量为m₁，进行耐磨性能测试，磨损500、1 000、1 500、2 000、3 000次后的质量为m₂，磨损量的计算公式为X=(1-m₂/m₁)×100%，涂覆量为m=m₁-m₀.记录第1根纱线断裂的摩擦次数为耐磨次数.

1.4.2 涂层整理后涤纶织物疏水性能的测定使用DSA100液滴形状分析仪对涤纶织物的静态水接触角进行测试，水体积为5 μL，当水滴与织物接触10 s后拍照并读数.在每块织物取5个不同点测量，求平均值.

1.4.3 整理织物力学性能的变化根据国家标准，将织物样品剪为规定的尺寸，使用HD026N电子织物强力机对涤纶织物的断裂强力、顶破强力、撕裂强力进行测试，测试前先校准仪器，测试涤纶织物经向强力.

1.4.4 涂层整理后涤纶织物表观形貌的表征取整理前、后的涤纶织物样品和经过500、1 000、1 500、2 000、3 000次摩擦测试的涂层涤纶织物样品，在干燥器中室温平衡24 h，制样后抽真空喷金，然后用日本Hitachi公司S-570型扫描电子显微镜(SEM)进行观察、拍照，用来鉴定涤纶织物的微观表面结构.

2 结果与讨论2.1 最优方案的选择先将涤纶布剪为半径12 cm的圆形，中间留小孔，清洗干净，烘干后，分布涂覆9种方案的涂层溶液，测试耐磨性能与断裂强力，测试数据及分析、计算过程见表 3~6.

表3(Table 3)
表 3 三因素三水平分析表Table 3 Analysis of orthogonal test of three facts and three levels Sample A B C Wear-resisting number/time Breaking strength/N Wear rate of 500 time /%

1 2 3

1 1 1 1 2 246 647.8 0.47

2 1 2 2 2 478 623.2 0.35

3 1 3 3 2 876 636.8 0.29

4 2 1 2 2 188 619.4 0.83

5 2 2 3 2 249 627.1 0.79

6 2 3 1 2 177 631.2 1.02

7 3 1 3 1 439 596.7 0.98

8 3 2 1 1 197 616.5 1.19

9 3 3 2 1 303 602.4 1.06



表 3 三因素三水平分析表Table 3 Analysis of orthogonal test of three facts and three levels


表4(Table 4)
表 4 耐磨次数分析表Table 4 Analysis of wear-resisting number time

K_1j K_2j K_3j K_1i K_2i K_3i R_j

7 600 6 614 3 939 2 533.0 2 204.6 1 313.0 3 661

5 873 5 924 6 359 1 957.6 1 974.6 2 118.6 483

5 620 5 969 6 564 1 873.3 1 989.6 2 188.0 944



表 4 耐磨次数分析表Table 4 Analysis of wear-resisting number


表5(Table 5)
表 5 断裂强力分析表Table 5 Analysis of breaking strengthN

K_1j K_2j K_3j K_1i K_2i K_3i R_j

1 907.8 1 877.7 1 815.6 635.9 625.9 605.2 92.2

1 863.9 1 866.8 1 870.4 621.3 622.2 623.4 6.5

1 895.5 1 845.0 1 860.6 631.8 615.0 620.2 34.9



表 5 断裂强力分析表Table 5 Analysis of breaking strength


表6(Table 6)
表 6 500次磨损率分析表Table 6 Analysis of wear rate of 500 times%

K_1j K_2j K_3j K_1i K_2i K_3i R_j

1.11 2.64 3.23 0.37 0.88 1.07 2.12

2.28 2.33 2.37 0.76 0.77 0.79 0.09

2.68 2.24 2.06 0.89 0.75 0.68 0.62



表 6 500次磨损率分析表Table 6 Analysis of wear rate of 500 times


先计算极差，确定因素的主次顺序，引进记号：K_ij为第j列上水平号为i的各试验结果之和. $ {\bar K_{ij}} = \frac{1}{S}{K_{ij}}$, 其中S为第j列上水平号i出现的次数，K_ij表示第j列的因素取水平i时，进行试验所得试验结果的平均值；$ {R_j} = {\rm{ma}}{{\rm{x}}_i}\left\{ {{K_{ij}}} \right\} - {\rm{mi}}{{\rm{n}}_i}\left\{ {\bar K{_{ij}}} \right\}$，R_j称为第j列的极差或其所在因素的极差.

对于耐磨次数，耐磨次数值越大越好；对于断裂强力，强力值越大越好；对于500次的磨损率来说，磨损值越小越好.故先由R_j确定影响各指标的因素的主次，结果如下.

耐磨次数：R_A＞R_C＞R_B，主次顺序为：A C B

$\begin{array}{l}{K_{1{\rm{A}}}} > {K_{2{\rm{A}}}} > {K_{3{\rm{A}}}}, {\rm{ }}\\{K_{3{\rm{B}}}} > {K_{2{\rm{B}}}} > {K_{1{\rm{B}}}}, {\rm{ }}\\{K_{3{\rm{C}}}} > {K_{2{\rm{C}}}} > {K_{1{\rm{C}}}}.\end{array}$

由于耐磨次数指标越大越好，则应取使指标大的那个水平，故该指标的最优方案是A₁B₃C₃.

断裂强力：R_A＞R_C＞R_B，主次顺序为：A C B

$\begin{array}{*{20}{l}}{{K_{1{\rm{A}}}} > {K_{2{\rm{A}}}} > {K_{{\rm{3A}}}},}\\{{K_{3{\rm{B}}}} > {K_{2{\rm{B}}}} > {K_{1{\rm{B}}}},}\\{{K_{1{\rm{C}}}} > {K_{{\rm{3C}}}} > {K_{{\rm{2C}}}}.}\end{array}$

由于断裂强力指标越大越好，则应取使指标大的那个水平，故该指标的最优方案是A₁B₃C₁.

500次的织物磨损率：R_A＞R_C＞R_B，主次顺序为：A C B

$\begin{array}{l}{K_{3{\rm{A}}}} > {K_{{\rm{2A}}}} > {K_{1{\rm{A}}}}, {\rm{ }}\\{K_{{\rm{3B}}}} > {K_{2{\rm{B}}}} > {K_{1{\rm{B}}}}, {\rm{ }}\\{K_{1{\rm{C}}}} > {K_{2{\rm{C}}}} > {K_{3{\rm{C}}}}.\end{array}$

因磨损率指标越小越好，故应取使指标小的那个水平，因此, 该指标的最优方案是A₁B₁C₃.

3个指标各确定了1个最优方案，需要综合三者确定1个最优的方案，按照综合平衡法，分析过程如下.

因素A(有机硅树脂溶剂比例)：对于3个指标，均是A₁最好，故选取A₁.

因素B(硼化钛与碳化钛的比例)：对于3个指标，耐磨次数与强力指标均是B₃，因此，选B₃.

因素C(硼化钛与碳化钛所占比例):对于耐磨次数值与磨损率值这两个指标来说，均是以C₃为最佳水平，对于断裂强力，C₁为最佳水平，故选取C₃.

综上分析，可确定最优方案为A₁B₃C₃，当有机硅树脂:无水乙醇=75: 25，硼化钛:碳化钛=2: 1，硼化钛与碳化钛所占比例为4%时，涂层涤纶织物耐磨强力性能最好.

2.2 最优方案的性能表征通过正交实验法选择涂层溶液的最优配比，而后测试4种(5、10、15、20 g/m²)不同涂覆量与涤纶织物性能的关系.

2.2.1 物理机械性能的表征织物的拉伸断裂强力、顶破强力和撕裂强力是织物物理机械性能的3个重要指标.图 1展示了不同涂覆量与涤纶织物拉伸断裂强力的关系，图 2为不同涂覆量与涤纶织物顶破强力的关系，图 3为不同涂覆量与涤纶织物撕裂强力的关系.

图 Figure1(Fig.Figure1)
图 1 不同涂覆量与涤纶织物拉伸断裂强力的关系Fig.1 Relationship between different coating amount and breaking strength of polyester fabric


图 Figure2(Fig.Figure2)
图 2 不同涂覆量与涤纶织物顶破强力的关系Fig.2 Relationship between different coating amount and the bursting strength of polyester fabric


图 Figure3(Fig.Figure3)
图 3 不同涂覆量与涤纶织物撕裂强力的关系Fig.3 Relationship between different coating amount and the tearing strength of polyester fabric


测试结果表明，相较于未整理的织物，经过涂层溶液整理的涤纶织物经向断裂强力、顶破均有所提高，主要是因为涂层溶液在涤纶织物表面形成膜结构，增强了各纤维间的凝聚力，提高织物抵御外界破坏的能力.而随着涂覆量的增多，断裂拉伸强力、顶破强力先增大后减小，可能是由于随着涂覆量的增多，纳米颗粒的数量增加，膜的成膜性下降，脆性增加，加上过量的有机硅树脂涂覆，对织物纤维具有一定的损伤.

相较于未整理的织物，经过涂层溶液整理的涤纶织物撕裂均有所降低，主要是因为随着涂覆量的增加，涂层溶液在涤纶织物表面形成的膜脆性越大，当有撕裂口出现时，膜会由于脆性而损失抵抗撕裂的能力，因此，撕裂强力会稍有下降.

2.2.2 耐磨性能表征2.2.2.1 磨损率的表征织物的耐磨性是指织物抵抗摩擦而损坏的性能.图 4展示了未经涂层处理的涤纶织物的磨损情况：砂轮摩擦20次，织物的磨损率达到0.7%；砂轮摩擦50次，涤纶织物出现第一根纱线断裂，磨损率达到1.69%；摩擦150次，涤纶织物磨损率达到7.1%，随着摩擦次数的增加，纱线的损伤越来越大，强力越来越低，因此，磨损率越来越大.

图 Figure4(Fig.Figure4)
图 4 涤纶织物的磨损率Fig.4 Wear rate of the polyester fabric


图 5为不同涂覆量与涂层涤纶织物磨损率的关系，随着涂覆量的增加，涤纶织物的磨损率降低，由于涂覆量的增加，耐磨纳米颗粒数量增加，耐磨性能增强.随着摩擦次数的增加，磨损率逐渐增加，因为随着摩擦次数的增加，涂层的厚度在减少，磨损量增加.图 6是不同涂覆量与涤纶织物耐磨次数的关系，可以看到，涂层的存在大大提高了涤纶织物的耐磨性能.

图 Figure5(Fig.Figure5)
图 5 不同涂覆量下涤纶织物磨损率与摩擦次数的关系Fig.5 Relationship between wear rate and abrasion resistant number of polyester fabric under different coating amount


图 Figure6(Fig.Figure6)
图 6 涤纶织物耐磨次数与涂覆量的关系Fig.6 Relationship between different the abrasion resistant number and coating amount of polyester fabric


2.2.3 表面形貌表征影响涤纶织物应用性能的主要因素之一是涤纶织物的微观形貌.利用扫描电子显微镜对未整理的原涤纶织物、整理后的涤纶织物、耐磨实验后的涂层涤纶织物进行测试观察，结果如图 7所示.

图 Figure7(Fig.Figure7)
图 7 摩擦前后涤纶织物的SEM图Fig.7 SEM of polyester fabric before and after abrasion:(a)untreated; (b) treated by the coating amount of 15 g/m²; (c)500 times of friction; (d)1 000 times of friction; (e)2 000 times of friction; (f)3 000 times of friction


图 7(a)为未整理涤纶织物的SEM图，可以看出涤纶纤维分散成一根一根的，纤维表面光滑.由图 7(b)可以看到，涤纶纤维被涂层溶液包覆在一起，纤维间的空隙减少、结合力增大.图 7(c)~(f)为涂层涤纶织物经过500、1 000、2 000、3 000次摩擦后的SEM图，可以看出，经过摩擦的涂层织物的涂层最先开始磨损，凸起的涂层被磨损，磨损掉落的颗粒堆积在纤维、纱线空隙，使织物表面更加平整，磨损3 000次后，涂层没有完全磨损，一部分纤维裸露出来，但纤维表层仍存在很薄的涂层溶液，保证涤纶织物在3 000次摩擦后，织物本身完全不会损伤.

2.2.4 疏水性能表征通过材料表面的“接触角”来直观评价整理涤纶织物的疏水性，接触角测定结果显示，当把水滴滴在未处理涤纶织物表面上时，水滴会略有扩散，接触角达到104.7°，如图 8所示.图 9展示了涂覆量为15 g/m²的涤纶织物的接触角与摩擦次数的关系，可以看到，随着摩擦次数的增加，接触角越来越小.在最初的1 000次摩擦过程中，液滴的接触角下降较为明显，这是因为经涂层整理的涤纶织物，其表面有部分涂层吸附不够牢固，经过机械摩擦后容易逐渐脱落，因而会出现明显的下降.随着摩擦次数的进一步增加，织物与液滴接触角的减小趋势均趋于平缓.完成3 000次摩擦后，整理织物与水的接触角仍达到100°以上，表现出较好的疏水效果.

图 Figure8(Fig.Figure8)
图 8 未处理涤纶织物的接触角Fig.8 Static contact angle of the untreated polyester fabric


图 Figure9(Fig.Figure9)
图 9 涂覆量15 g/m²涤纶织物的疏水性与摩擦次数的关系Fig.9 Relationship between static contact angle of coating polyester fabric and wear-resisting number


3 结论1) 当有机硅树脂与无水乙醇的质量比为75: 25，含量(质量分数, 下同)为93%，超分散剂含量为1.5%，乙醇增稠剂为1.5%，纳米硼化钛和碳化钛质量比例为2: 1，含量为4%时，制备的涂层溶液应用涤纶织物后会形成一层包覆层，耐磨性能最优.

2) 随着涂覆量的增加，涤纶织物的拉伸断裂强力和顶破强力先增加后减少，撕裂强力逐渐减小.

3) 涂层的存在提高了涤纶织物的耐磨性能，随着涂覆量的增加，耐磨性能提高，涂覆量为15 g/m²时，摩擦3 000次，磨损率只有1.9%，耐磨次数达到4 000次左右.

4) 涂层的存在提高了涤纶织物的疏水性能，随着摩擦次数的增加，接触角角度减少，摩擦3 000次，接触角依然在100°以上，具有一定的疏水性.


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