[發明專利]一種溶膠-凝膠法制備無氟超疏水棉織物的方法

有效

• 申請號: 201810255928.2
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108505321B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 肖新顏;計強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D06M11/46
• 分類號: D06M11/46;D06M13/513;D06M101/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本發明公開了一種溶膠?凝膠法制備無氟超疏水棉織物的方法。該制備方法選用氯氧化鋯和氨水作為反應物質，無水乙醇作為溶劑，十二烷基三甲氧基硅烷作為修飾劑，通過將棉織物浸潤在氯氧化鋯的乙醇溶液中，然后氯氧化鋯的乙醇溶液中的氯氧化鋯與氨水發生溶膠凝膠反應，在棉織物纖維上生成氫氧化鋯粒子，并與棉織物的纖維共同形成微/納米二元粗糙結構；最后采用十二烷基三甲氧基硅烷對棉織物纖維上的氫氧化鋯進行修飾，制備得到無氟的超疏水棉織物。本發明制備方法條件溫和，工藝簡單，制備成本低廉，方便實用，制備的無氟超疏水棉織物的水接觸角為152°~156°，在材料表面自清潔、油水分離以及功能紡織品等領域具有廣泛應用前景。

技術領域

本發明涉及無氟超疏水材料的制備技術領域，具體涉及溶膠-凝膠法制備無氟超疏水棉織物的方法。

背景技術

超疏水材料指的是水滴與材料表面的靜態接觸角大于150°，同時動態接觸角小于10°。超疏水材料因其表面特殊的潤濕性引起了人們廣泛的興趣。這種特殊的潤濕性不僅給予了固體表面優異的拒水特性，而且在自清潔、金屬防腐、防覆冰、油水分離和管道運輸減阻等領域具有巨大的應用價值。隨著對超疏水材料的研究和實際應用的經驗積累，Cassie和Wenzel模型的建立，讓人們對制備超疏水材料的條件有了清晰認識：要構建一個超疏水表面，必須具有微/納粗糙度和低表面能。

目前，溶膠-凝膠法制備超疏水棉織物一般通過在棉織物表面進行溶膠凝膠反應，然后將棉織物烘干，再使用長鏈烷烴硅氧烷或者含氟烷烴硅氧烷進行修飾。Bae GY等以正硅酸乙酯為前驅體，在堿性環境下與氨水反應，進行脫水縮合，生成粒子；收集粒子，制成粒子分散液，然后將棉織物浸漬在粒子分散液中，攪拌一段時間，再烘干；最后，放入由全氟烷基丙烯酸酯固體制成的溶液中，進行疏水化處理，得到超疏水棉織物(Bae GY,Jeong YG,Min BG. Superhydrophobic PET Fabrics Achieved by Silica Nanoparticles andWater-repellent Agent.FIBERSPOLYMERS.2010,11,976-981.)。該方法制備超疏水棉織物的過程較復雜，首先需要制成納米粒子，然后棉織物在粒子分散液中浸漬，最后疏水化處理三個步驟，制備步驟繁瑣，使用的樣品昂貴，不利于制備的超疏水棉織物的工業化生產；同時，制備的超疏水棉織物中使用了含氟物質，會對環境造成破壞。

現有技術中，制備超疏水涂層的方法主要有相分離法、溶膠凝膠法、模板法、電化學沉積法、自組裝法和氣相沉積法等。盡管許多超疏水涂層的制備方法已趨于成熟，但大部分超疏水特性的產品制備過程較為繁瑣、工藝條件苛刻、有些需要昂貴的低表面能物質，或是含有氟等對環境有污染的化學物質，同時所制備的超疏水表面耐久性、耐化學穩定性、耐磨性、耐高溫性不足，限制了其在實際生活生產中的廣泛應用。超疏水棉織物的廣泛需求，決定了需要簡化制備流程。由此，研究直接由溶膠-凝膠法將粒子制造和棉織物疏水化處理步驟合二為一，簡化制備流程，且使用不含氟的低表面能物質，經濟環保，具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種溶膠-凝膠法制備無氟超疏水棉織物的方法。該制備方法選用氯氧化鋯(ZrOCl₂·8H₂O)和氨水(NH₃·H₂O) 作為反應物質，無水乙醇作為溶劑，十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)作為修飾劑，通過將棉織物浸潤在氯氧化鋯的乙醇溶液中，然后氯氧化鋯的乙醇溶液中的氯氧化鋯與氨水發生溶膠凝膠反應，在棉織物纖維上生成氫氧化鋯粒子，并與棉織物的纖維共同形成微/納米二元粗糙結構；最后采用十二烷基三甲氧基硅烷對棉織物纖維上的氫氧化鋯進行修飾，制備得到無氟的超疏水棉織物。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

一種溶膠-凝膠法制備無氟超疏水棉織物的方法，包括如下步驟：

(1)將氯氧化鋯加入無水乙醇中，攪拌至完全溶解，得到氯氧化鋯的乙醇溶液；