基于聚多巴胺结构生色纺织材料的制备及其显色性能研究

【摘要】：目前,纺织品的着色大多是通过印染实现。印染行业产生的印染废水中含有大量的染料、印染助剂、酸碱调节剂和重金属离子,对环境产生严重的污染。结构生色是实现纺织品环保着色有效途径之一。但目前结构色纺织品仍存在诸如色彩饱和度低、色牢度差、易开裂等缺点。有鉴于此,本文以聚多巴胺(PDA)作为显色薄膜或核壳微球壳层,利用黑色PDA的吸光特性,提高结构色在白色织物表面的色彩饱和度;同时通过自制含环氧基结构色粘合剂,粘合结构色层和织物,使两者形成共价键结合,从而提高结构色牢度、减少结构色开裂,具体研究如下:(1)棉织物上PDA结构色膜的制备:以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)为单体,通过自由基聚合制备了含有环氧基团的P(GMA-co-PEGMA)粘合剂;以棉织物为代表,利用多巴胺(DA)的自聚合特性,制备了 PDA结构色膜,研究PDA膜在纤维素面料表面的显色性能。FT-IR、EDS和NMR结果表明,GMA、PEGMA共聚生成了产物P(GMA-co-PEGMA);TG结果表明,共聚产物具有良好的热稳定性;实验发现,PDA膜的厚度随着自聚合时间的增加而增加,结构色逐渐红移,呈现金色-褐色-蓝色-绿色的顺序;添加P(GMA-co-PEGMA)粘合剂,可以增强PDA膜与织物之间的界面粘合强度,从而提高结构色织物的色牢度。(2)丝织物上PDA结构色膜的制备:以丝织物为代表,研究与纤维素面料结构不同的蛋白质面料PDA结构生色效果,探讨纤维结构与织物结构色的关系。结果发现,PDA膜的厚度,随着自聚合时间的增加而增加,结构色逐渐红移,呈现银色-金色-紫色-蓝色-绿色的顺序;与棉织物相比,丝织物表面的PDA结构色膜更加光滑、连续;但蚕丝表面的活性基团,阻碍了 DA的自聚合,导致PDA膜的的厚度及其颜色变化速率变慢;P(GMA-co-PEGMA)粘合剂对于提升丝织物表面的PDA膜牢度,同样有着显著效果。(3)重力沉降法制备SiO2@PDA结构色织物:通过引入单体甲基丙烯酸六氟丁酯(FHBMA),提高结构色粘合剂的疏水性;采用溶胶-凝胶法制备SiO2微球,利用PDA作为黑色吸光物质制备SiO2@PDA微球;通过重力沉降法,将SiO2@PDA微球沉积到白色涤纶织物表面,获得了 5种不同颜色的非晶光子晶体结构色织物。FT-IR、EDS和NMR结果表明,GMA、PEGMA 和 HFBMA 共聚生成 了产物 P(GMA-co-HFBMA)-g-PEGMA;TG结果表明,共聚产物具有较好的热稳定性;实验发现,制备的SiO2微球粒径均匀、单分散性较好;随着DA用量的增多,制备的SiO2@PDA微球粒径增大,织物结构色红移;但DA用量过多,会使微球形貌粗糙,导致微球的粒径均匀性、单分散性、晶体结构的排列有序性及结构色的亮度都降低;P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA的加入,可以抑制结构色开裂,提升色牢度。(4)雾化沉积制备结构色织物:通过溶胶凝胶法,合成了形貌规整、粒径均匀的单分散SiO2微球。通过雾化沉积,将SiO2微球沉积在黑色涤纶织物表面,制备了结构色织物。结果表明,雾化沉积制备的结构色织物色彩均匀;添加少量的P(GMA-co-HFBMA)-g-PEGMA粘合剂,不仅可以显著提高织物结构色的摩擦牢度和水洗牢度,还可以提升织物结构色的亮度。