[發明專利]一種納米復合無氟織物防水整理劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610363556.6
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN105970610B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 孫德慶
• 申請（專利權）人: 黑龍江泰納科技發展股份有限公司
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M15/643;D06M15/227;D06M13/513;D06M101/06;D06M101/32;D06M101/34
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及織物整理劑技術領域，具體涉及一種納米復合無氟織物防水整理劑及其制備方法和應用。

背景技術

自從發現荷葉的自清潔作用以來，拒水防污整理因其廣泛的應用領域吸引了眾多研究者的目光。織物的拒水整理一般是通過防水劑來賦予織物優異的疏水性能，其接觸角一般大于150°，由于含氟化合物的表面能較低，具有很好的拒水拒油性能，傳統的紡織品拒水整理主要使用氟碳化合物，例如被廣泛利用的全氟烷基丙烯酸酯共聚物乳液，可以賦予織物、皮革、紙張等底材優異的防水防油防污整理效果，全氟烷基共聚物體系包括溶液型和乳液型。

目前普遍用于制備含氟拒水整理劑的含氟單體為氟碳鏈長為8的丙烯酸全氟烷基酯(C8)，因為這種含較長氟碳側基的丙烯酸酯均聚物的臨界表面張力可達10～11mN/m，是最為理想的低表面能含氟拒水拒油整理劑的合成原料。然而，具有較長全氟碳鏈的化合物(氟碳鏈長≥8)由于穩定性好，難自然降解，具有一定的生物累積性和遠距離遷移，對人類健康和生存環境構成了潛在威脅。研究結果已表明長鏈的氟代烷基化合物，如全氟辛酸PFOA，全氟辛基磺酰類化合物PFOS均存在對環境的負面影響。

以氟碳鏈長數小于6的全氟烷基丙烯酸酯(C6)來制備含氟防水劑，盡管這種短氟碳側鏈的含氟化合物的生物降解速度快于C8，短時間內生物累積現象不明顯，但長時間使用依然會對生態環境造成影響。

從環境友好角度來看，避免使用氟碳化合物是最佳選擇，因此，如何利用非含氟原料制備具有優異拒水性能的環保型整理劑具有重大的應用價值。如魯道夫公司推出的無氟防水劑RUCO-DRY ECO，杜邦公司的無氟防水劑ZELAN R3，這些產品要么價格昂貴，或者防水效率低，使用量大，難以滿足市場要求。

申請公布號為CN104788628A的專利文獻公開了一種由苯乙烯和丙烯酸十八酯共聚得到的無氟防水劑。申請公布號為CN104878617A的專利文獻公開了一種主要由石蠟和聚氨酯組成的的無氟防水劑，由這些常規碳氫共聚物所形成的防水劑的防水效率普遍不高。

與含氟化合物的性能相似的是有機硅化合物，有機硅化合物同樣具有低表面能特性，拒水性能優異，且有機硅表面張力低，在纖維表面容易鋪展成膜，包裹在纖維表面既能有效降低纖維表面的摩擦系數，又能使纖維在微小外力的作用下發生相對滑動，表現出優良的柔軟特性，整理后可以保持織物的原有手感。而且有機硅還具有無毒無味、生物相容性好、無皮膚致敏性、生理惰性強、獨特的溶液滲透性、各種物理化學性能穩定、對環境無害等諸多優點，因而是紡織品后整理的理想原料。

授權公告號為CN102021819B的專利文獻公開了一種改性納米二氧化硅水溶膠無氟超拒水整理劑及其應用，該整理劑的制備包括：(1)將前驅體、陰離子表面活性劑與水混合，在20～50℃下劇烈攪拌；(2)緩慢滴加催化劑氨水，攪拌，再添加改性劑長鏈烷基硅氧烷，繼續攪拌，制得改性SiO₂水溶膠，該發明避免了有機溶劑污染，對織物進行拒水處理，具有優異的拒水性能。但是該整理劑處理的織物比較粗糙，手感差，影響織物的舒適性。

發明內容

本發明提供了一種納米復合無氟織物防水整理劑，無需任何含氟化合物以及有機溶劑，具有安全環保性、良好的儲存穩定性和稀釋穩定性以及優異持久的防水性能。

一種納米復合無氟織物防水整理劑，以質量百分比計，組分為：

所述各組分含量之和為100％。

本發明基于對荷葉效應的認識，在有機硅整理劑中引入納米粒子，經過有機硅納米復合乳液整理的表面可獲得如荷葉一樣的粗糙結構和拒水性能。

按照上述比例，納米水溶膠提供粗糙結構，聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟、硅烷偶聯劑以及羥基硅油之間互補，發揮疏水作用。

本發明的乳化體系為非離子和陽離子的復配體系，考慮到相容性問題，所述二氧化硅納米水溶膠為粒徑為10-100nm、質量濃度為10-50％的非離子型或陽離子型硅溶膠。作為優選，所述二氧化硅水溶膠為粒徑為10-50nm。具體可選用山東百特新材料有限公司生產的陽離子型硅溶膠PI25。

所述聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟的分子量為500-3000。所述聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟由乙烯齊聚得到，作為優選，其分子量為1000-2000。具體可選用天津帝誠化工有限公司生產的氧化聚乙烯蠟OPE-02。聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟的拒水性能好，柔軟，同時還有利于乳液的穩定性，高溫分散后降溫可得到穩定的分散體。

所述硅烷偶聯劑為長烷基鏈取代三烷氧基硅烷，結構通式：