[發明專利]一種耐久超疏水棉織物及其制備方法

有效

• 申請號: 202211247354.7
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115538169B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 謝汝義;郭雨薇;徐浩;李雪;張蕾;李榮;李福順
• 申請（專利權）人: 山東中康國創先進印染技術研究院有限公司;青島大學
• 主分類號: D06M15/37
• 分類號: D06M15/37;D06M11/79;D06M15/643;D06M101/06
• 代理公司: 青島博川宇知識產權代理事務所(普通合伙) 37373
• 代理人: 劉成濤

本發明涉及功能紡織品技術領域，尤其是一種耐久超疏水棉織物及其制備方法，是以多巴胺、正硅酸四乙酯、含氨基硅氧烷以及長碳鏈硅氧烷為主要原料，采用連續噴涂法處理棉織物，再經短時間高溫處理，獲得的表面微觀形貌為濃密的微球形顆粒涂層的耐久超疏水棉織物，其無需使用含氟化合物或溶劑，具備優異的耐水洗、耐摩擦和耐酸堿穩定性。該方法不產生任何廢水，極大提高了超疏水整理劑的利用效率，無需長時間高溫烘干過程，方法操作簡單。

技術領域

本發明涉及功能紡織品技術領域，尤其是一種耐久超疏水棉織物及其制備方法。

背景技術

超疏水是指表面上水的表觀接觸角大于150°的一種特殊表面現象。當材料表面對水接觸角超過150°時，就獲得了超疏水性能。此時，水滴在材料表面很容易滾動，表現出“荷葉效應”；污垢灰塵則很容易清理表現出自清潔能力，此類材料的制備及表面性能研究在工業和學術上都獲得了廣泛的關注，應用領域則集中在防污紡織面料、自清潔涂層和油水分離膜等。自然界中的例子有荷葉等許多植物葉表面、動物羽毛、水黽腿、蝴蝶翅膀等昆蟲表面，水滴在這些表面上可以自由滾動，并將附著表面的灰塵等污染物帶走，從而使表面保持清潔。若這種具有自清潔性的材料應用在日常生活和工業生產中，其意義將是非常重大的。

織物整理是賦予織物以特殊性能的化學和物理加工過程，按照功能分類可分為：阻燃、拒水拒油(即疏水疏油)、抗紫外、抗菌防臭、耐久壓燙、加香整理等。織物的超疏水整理即利用疏水物質蠟、有機硅、有機氟化合物處理織物，降低其表面能，賦予其超疏水的性質。織物通過超疏水處理，可以改變其固有性能，實現防水、自清潔、防污等性能。低表面能材料結合微納米粗糙結構是構建超疏水表面的有效途徑。然而，眾所周知，粗糙結構很容易遭到外力破壞，從而使表面失去超疏水性能。因此，對超疏水表面及其應用來說，機械穩定性是非常重要的，對于經常需要洗滌的織物來說，更是如此。

正是由于超疏水表面的機械穩定性較差這個缺點，許多研究者都在嘗試突破這一局限，采用化學沉積法、溶膠-凝膠法、靜電紡絲法、光滑液體注入法等方法制備牢固的超疏水表面。在授權公告號為CN208303103U、授權公告日為2019.01.01的實用新型專利中公開了一種超疏水納米涂層噴涂系統，但該系統制備形成的超疏水涂層的牢固程度在專利中并沒有公開說明。近年來，商用膠粘劑用于改善超疏水表面的機械穩定性，引起了大量研究者的廣泛關注。Lu等人首先提出用商用膠粘劑制備具有很強機械穩定性的超疏水表面[Science,2015,347,1132-1135]。這種方法為制備具有強機械穩定性的超疏水表面提供了一種新的思路。

據統計，目前用作紡織品拒水、拒油和防污后整理的紡織助劑，絕大部分屬于含氟聚丙烯酸酯乳液，系以含氟丙烯酸酯為單體，通過自由基乳液聚合制得。由于采用了傳統的經典乳液聚合，具有制備工藝簡便、原材料易得，工藝性能穩定等優勢。目前國內三防整理劑主要由日本大金和美國3M公司所生產，這類整理劑在處理織物過程中，一般可通過浸軋高溫焙烘在纖維表面形成拒水防護膜。對于所形成防護膜的表面形貌結構研究眾多，不外乎為形成了完整、光滑的保護層。因此，這類助劑提供防水功能主要決定于防護膜層的化學結構，只有防護層中氟烷基足夠多、氟烷基鏈足夠長，才能起到良好的拒水拒油效果。

除了材料的化學組成成份，其表面微觀形貌對其潤濕性能的影響同樣重要。眾所周知，材料表面的化學組成為拒水功能提供本質條件，其表面微觀形貌有助于由疏水表面轉變為拒水、甚至是超疏水表面。

在許多領域中，材料表面的潤濕性能對其應用有著重要的影響。而材料的組成成份和表面微觀形貌又是影響其潤濕性能的兩個主要因素。

表面具有微納結構的材料，有著很高的粗糙度，后者對材料表面潤濕性能又會產生重要的影響。目前，許多研究已經通過制備具有微納結構的材料來獲得超疏水表面。聚合物或者無機材料球形顆粒涂層是獲得表面粗糙度的常用方法；然而，僅僅表面粗糙尚不足以獲得超疏水性能，還需要采用含氟材料等涂覆以進一步降低表面自由能。綜合粗糙表面與低表面能方可獲得超疏水性能。但是，該方法使用氟試劑，它的價格較為昂貴，對人類和環境有害。