[發(fā)明專利]多巴胺對廢棄棉織物進(jìn)行超疏水改性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011225683.2
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112323491B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢鐵玲;顏小潔;謝愛玲;陳國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: D06M13/328
• 分類號: D06M13/328;D06M15/37;D06M11/00;D06M101/06
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

本發(fā)明涉及一種多巴胺對廢棄棉織物進(jìn)行超疏水改性的方法，本發(fā)明選擇廢棄棉織物作為基底材料，在減輕環(huán)境壓力的同時進(jìn)行再次利用，采用多巴胺及長鏈烷基胺對廢棄棉織物進(jìn)行處理，無需進(jìn)行脫色等處理即可直接進(jìn)行改性修飾。通過多巴胺在廢棄棉織物表面構(gòu)建微納結(jié)構(gòu)來提高表面粗糙度，后采用長鏈烷基胺降低廢棄棉織物表面的表面能，從而最終得到超疏水廢棄棉織物。本發(fā)明過程簡單，反應(yīng)周期短，材料環(huán)保，且整理的超疏水廢棄棉織物具有較好的耐用性能等，具有油水分離等廣泛的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢棄棉織物的改性技術(shù)，尤其涉及一種多巴胺對廢棄棉織物進(jìn)行超疏水改性的方法。

背景技術(shù)

棉織物是一種常見的天然纖維織物，由于其天然的來源和舒適的服用性能而受到人們的廣泛喜愛。而隨著人們?nèi)招略庐惖姆b需求，對紡織品的需求量越來越大，這也造成了許多的環(huán)境問題，如原材料的短缺和廢棄紡織品的堆積。而我國作為紡織大國，有數(shù)據(jù)顯示，2011年我國的廢棄紡織品的總產(chǎn)量超過2600萬噸，但進(jìn)行回收利用的僅有230萬噸，其回收利用率不足10％，因此如何有效回收利用廢棄紡織品，是我國乃至全世界刻不容緩有待解決的問題。

超疏水材料(接觸角達(dá)到150°以上)是一種具有特殊潤濕性能的材料，其最初靈感來源于“荷葉效應(yīng)”，荷葉表面的納米級突起和凹陷以及納米棒的二元結(jié)構(gòu)和覆蓋的蠟狀材料賦予荷葉超疏水性，由于微觀粗糙結(jié)構(gòu)和蠟狀物質(zhì)將水滴和荷葉表面形成一層空氣膜，使水滴無法浸潤且容易滑落。超疏水材料在生活中有多種多樣的用途，如油水分離，表面自清潔、防雪、抗腐蝕等，具有廣泛的應(yīng)用價值。迄今為止，已經(jīng)有大量的關(guān)于超疏水材料制備方法的研究，如等離子體刻蝕法、溶膠-凝膠法、電化學(xué)沉積法、模板法等，而自多巴胺仿生貽貝化學(xué)的發(fā)現(xiàn)，其在表面功能整理領(lǐng)域也引起了廣泛研究者的研究熱潮，但其整理方法大多存在一些問題，如操作復(fù)雜、反應(yīng)周期長、使用含氟長鏈化合物作為低表面能物質(zhì)，而這種化合物存在著嚴(yán)重的環(huán)保問題。

棉纖維由于表面具有大量的羥基基團(tuán)，容易被改性，因此許多研究選擇棉織物進(jìn)行改性，但廢棄棉紡織品大多曾經(jīng)過染整加工過程，使用過染料等化學(xué)品處理，在再次利用過程中會受到影響，因此許多整理方式在廢棄紡織品上無法奏效，例如常用于棉織物染色的活性染料和直接染料。其中活性染料作為反應(yīng)性染料，其上染機(jī)理是染料的活性基團(tuán)通過親核加成—消除取代反應(yīng)(簡稱親核取代反應(yīng))與纖維負(fù)離子(Cell-O^-)通過共價鍵結(jié)合，均勻分布固著于纖維上，因此在染色過程中會覆蓋棉纖維上的羥基基團(tuán)，而后續(xù)的整理中若由于棉織物上的羥基減少而導(dǎo)致無法在其表面生成足夠的微納粒子以提高表面粗糙度，或無法與足夠的疏水化合物結(jié)合以優(yōu)化化學(xué)成分降低表面能，都將對疏水效果產(chǎn)生影響。而直接染料是通過氫鍵和范德華力等分子間作用力吸附于纖維表面，其上染吸附過程同時符合朗格繆爾(Languir)吸附方程和弗萊因德利胥(Freundlich)吸附方程，說明纖維素纖維分子上雖然沒有蛋白質(zhì)纖維上的氨基、羧基等“染座”，但也存在著特定的化學(xué)吸附位置，當(dāng)這些化學(xué)吸附位置被染料占據(jù)，亦有可能對改性整理化學(xué)品的吸附沉積產(chǎn)生影響，若由于這些吸附位點(diǎn)對整理化學(xué)品的吸附變?nèi)酰鴮?dǎo)致化學(xué)品在織物表面整理不均勻，最終導(dǎo)致“短板效應(yīng)”。在這些情況下，廢棄棉織物往往需要進(jìn)行染料解吸等處理，而后進(jìn)行改性整理，其中步驟較為繁復(fù)。因此，發(fā)明一種不需要將廢棄織物進(jìn)行染料脫色等復(fù)雜前處理便可進(jìn)行超疏水改性整理的方法十分必要。

多巴胺(DA)是一種來源于海洋貽貝足絲蛋白的天然兒茶酚胺類物質(zhì)多巴的類似物，由于其具有多巴相同的兒茶酚胺結(jié)構(gòu)，因此具有類似貽貝足絲蛋白的粘附力。多巴胺可以氧化聚合成聚多巴胺，但機(jī)理十分復(fù)雜，至今沒有定論，結(jié)合目前所知的研究，其聚合機(jī)理大致為其兒茶酚結(jié)構(gòu)容易氧化聚合生成鄰苯醌結(jié)構(gòu)進(jìn)而與其伯胺基成環(huán)自聚生成多巴胺的關(guān)鍵環(huán)化產(chǎn)物5,6-二羥基吲哚(DHI)，最終通過電荷轉(zhuǎn)移，π堆積和氫鍵相互作用組合形成單體的超分子聚集體——聚多巴胺。聚多巴胺由于鄰苯二酚部分與底物之間強(qiáng)烈的共價/非公價相互作用，而具有優(yōu)秀的黏附能力，可以沉積在各種基質(zhì)表面。

發(fā)明內(nèi)容