近日,蘇州大學紡織與服裝工程學院李戰(zhàn)雄教授課題組和新加坡國立大學材料科學與工程學院Tan Swee Ching 教授課題組利用重氮自由基共價接枝的方法在纖維表面引入側基為羧基的芳香聚合物鏈刷,然后通過層層自組裝(LbL),在羧基功能化棉織物(CF—COOH)上原位生長1,3,5-苯三甲酸(BTC)基MOF。CuBTC MOFs 在抗菌、催化劑和除氨等領域都有很好的實際應用,但其一直被認為是一種典型的水解不穩(wěn)定MOF。因此,研究人員采用一種疏水化后整理的方法來提高MOF的水穩(wěn)定性,制備出超疏水MCF(SMCF)。最終,水穩(wěn)定性SMCF 大大擴展了其在醫(yī)療保健、安全防護等領域的應用前景。
以間氨基苯甲酸為前體,通過重氮自由基聚合法接枝改性棉織物,成功在棉纖維上引入羧基芳香聚合物鏈,為后續(xù)金屬離子的固著提供了豐富的活性位點;然后通過層層自組裝在纖維表面生長CuBTC 晶體,制得MOF@織物。
疏水化后MOF@織物對水接觸角為(168.4 ± 1.6)°,滾動角為(1.8 ± 0.2)°,粘附力低至16.17μN,同時表現(xiàn)出良好的酸、堿穩(wěn)定性;由于其超疏水性能,其耐水解穩(wěn)定性得到了很大提升,可以經受在30℃的水中浸泡120h,而未經疏水化改性MOF@織物表面的MOF 晶體顆粒在30℃下浸泡6 h 后完全水解。
制備得到的超疏水MOF@織物表現(xiàn)出優(yōu)異的自清潔、抗污、自修復、抗紫外線和抗結冰性能,還可以實現(xiàn)對天然抗菌劑精油的負載,對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能。
利用COMSOL 模擬計算驗證了超疏水MOF@織物抗結冰的機制:通過表面高粗糙度的MOF 晶體涂層顯著減少水滴與織物之間的接觸面積,使其表面液滴經歷更長的過冷和相變過程,最終達到延遲結冰的效果。
(摘編自高分子科技)