超疏水织物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超疏水织物及其制备方法，属于超疏水技术领域。所述超疏水织物包括织物本体，所述织物本体的表面粘结有偶联剂耐磨层，所述偶联剂耐磨层的表面粘结有超疏水层，其中，所述偶联剂耐磨层含有偶联剂A，所述超疏水层为偶联剂B改性的纳米粒子层。本发明专利技术的所述超疏水织物含有偶联剂耐磨层和超疏水层，偶联剂耐磨层可以增加超疏水层的耐磨强度，使超疏水织物能够长效保持超疏水效果。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及超疏水领域，特别是指一种适用于多种织物表面的超疏水织物及其制备方法。

技术介绍

超疏水表面起源于自然界中的“荷叶效应”。对荷叶表面的研究发现，微纳米粗糙结构和低表面能物质的存在是超疏水表面的两个必要条件。目前，一般利用各类溶胶在织物表面形成微纳结构。例如中国专利申请CN101397754A通过将织物浸入二氧化硅溶胶，再进行烘干处理，最后通过低表面能物质修饰，从而制备超疏水棉织物；中国专利申请CN104594028A通过制备改性二氧化硅复合溶胶处理多元羧酸改性过的纤维素织物，从而直接在纤维素织物表面获得超疏水性。
另一种在织物表面获得微纳结构的方法是直接使用纳米颗粒在表面自堆积。然而，当利用这种方法处理织物时，纳米粒子仅仅通过颗粒堆积固着在织物表面，与织物的结合牢度差，经过多次水洗后，会脱离表面，从而导致织物丧失超疏水性能。因此，如何提高纳米粒子与织物间的结合牢度，制备出具有一定耐洗牢度的超疏水纺织品，是这一技术应用的关键。
目前，有几种思路解决这一问题。例如，中国专利申请CN104790202A通过在改性纳米粒子溶液中加入异氰酸酯，利用异氰酸根与织物表面羟基间的化学反应，增强结合牢度；但是，目前提出的这些方法都只能在特定类型的织物表面使用。例如上述的专利申请CN104790202A及CN104594028A只针对棉织物有效。
因此，寻找一种能够增强耐磨强度并适用于多种织物表面疏水处理的制备超疏水织物的方法。

技术实现思路

本专利技术要解决的技术问题是提供一种超疏水织物及其制备方法，该制备方法能够增强耐磨强度并适用于多种织物表面疏水处理。
为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：
一方面，提供一种超疏水织物，包括织物本体，所述织物本体的表面粘结有偶联剂耐磨层，所述偶联剂耐磨层的表面粘结有超疏水层，其中，所述偶联剂耐磨层含有偶联剂A，所述超疏水层为偶联剂B改性的纳米粒子层。
本专利技术的所述超疏水织物含有偶联剂耐磨层和超疏水层，偶联剂耐磨层可以增加超疏水层的耐磨强度，使超疏水织物能够长效保持超疏水效果。
进一步地，所述偶联剂A为硅烷偶联剂或钛酸酯类的偶联剂中的一种或两种；所述偶联剂B为硅烷偶联剂或钛酸酯类的偶联剂中的一种或两种；
所述偶联剂A或偶联剂B中的硅烷偶联剂为环氧基系列的硅氧烷偶联剂、氨基系列的硅烷偶联剂、乙烯基系列硅烷偶联剂、烷基系列的硅烷偶联剂、氟硅烷系列的偶联剂所组成的组中的至少一种或几种。
所述偶联剂A或偶联剂B可以相同，也可以不同。
所述偶联剂A对织物有一定的选择性，优选地，所述偶联剂A为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为环氧基系列的硅氧烷偶联剂、氨基系列的硅烷偶联剂、乙烯基系列硅烷偶联剂所组成的组中的至少一种或几种。
进一步地，所述的环氧基系列的硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷一种或多种；
所述的氨基系列的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、双[3-(三乙氧硅丙基)]胺、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或N-甲基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；
所述的乙烯基系列的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；
所述的烷基系列偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅氧烷、辛基三乙氧基硅氧烷、十二烷基三甲氧基硅氧烷、十二烷基三乙氧基硅氧烷、十六烷基三甲氧基硅氧烷、十六烷基三乙氧基硅氧烷、十八烷基三甲氧基硅氧烷、十八烷基三乙氧基硅氧烷、十二烷基三氯硅烷或十八烷基三氯硅烷中的至少一种；
所述的钛酸酯类的偶联剂选自异丙基三异酞酰钛酸酯、异丙基十二烷基苯磺酰钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酯)钛酸酯、四异丙基双(二辛基亚磷酸酯)钛酸酯、四辛基双[二(十二烷)亚磷酸酯]钛酸酯、四(2,2-二烯丙氧甲基-1-丁基)双[二(十三烷基)亚磷酸酯]钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酯)氧乙酸酯钛酸酯或双(二辛基焦磷酸酯)乙撑钛酸酯中的至少一种；
所述的氟硅烷系列的偶联剂选自十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷或全氟癸基三氯硅烷中的一种或多种。
进一步地，所述织物包括棉织物、尼龙织物、丙纶织物、聚酯纤维织物、羊毛织物、麻织物或混纺织物等。
另一方面，提供一种超疏水织物的制备方法，包括如下步骤：
1)所述偶联剂耐磨层的制备：将待处理的所述织物本体织物洗净，烘干，之后浸入到偶联剂A溶液中浸渍5min-5h，取出织物后自然晾干或者在一定温度下干燥使所述偶联剂A在所述织物本体表面形成偶联剂耐磨层，获得预处理织物；其中，所述偶联剂A溶液的浓度为0.1-50g/L，所述偶联剂溶液中含有0～0.1g/L的引发剂，所述偶联剂溶液的溶剂为溶剂A；
2)利用偶联剂B对纳米粒子进行改性：将纳米颗粒加入到溶剂B中，超声震荡条件下，30-150℃下恒温搅拌5min-5h；然后加入偶联剂B，在3min-2h内分批加入催化剂，保持溶液pH值为7.5～14，恒温搅拌1h–30h制得超疏水反应溶液；
3)超疏水层的制备：将所述超疏水反应溶液施加到所述预处理织物上，自然晾干或者在一定温度下干燥，焙烘后形成超疏水层。
本专利技术的制备方法为两步整理法，即首先对织物用偶联剂A进行预处理得到预处理织物，再用偶联剂B改性的纳米粒子溶液继续处理预处理织物，从而获得具有较高耐磨强度、能够长时间保持超疏水效果的超疏水织物；本专利技术的制备方法可以在常温下进行，也可以在一定温度范围内进行，条件温和，工艺简单，适合进行大面积涂布；本专利技术的制备方法不仅适用于多种织物的超疏水处理，而且更加耐磨，从而达到长效疏水的效果。
优选地，所述步骤1)中偶联剂的浓度为3-50g/L。
更优选地，所述步骤1)中偶联剂的浓度为10-40g/L。
其中，大部分织物在所述步骤1)中的搅拌时间可以为5min～1h。
优选地，步骤3)的浸渍时间为10min～3h。
进一步地，所述步骤2)中的超疏水反应溶液的各物质按质量百分比组成如下：
进一步地，所述纳米颗粒包括纳米银、纳米氧化锌、纳米氧化铁、纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锆中的一种或几种；所述纳米颗粒的粒径为5-500nm。
进一步地，所述催化剂为氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种；所述溶剂B为甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、甲乙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、水中的一种或几种。
进一步地，所述步骤1)的干燥温度为室温～150℃；所述步骤3)的干燥温度为室温～150℃，所述焙烘温度为130～220℃，所述焙烘时间为20min～1s；所述步骤3)中施加方法为浸渍或喷涂。
优选地，所述干燥温度为室温～80℃，所述焙烘温度为150～180℃，所述焙烘时间为20min～1min。
进一步地，所述溶剂A为甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水织物，包括织物本体，其特征在于，所述织物本体的表面粘结有偶联剂耐磨层，所述偶联剂耐磨层的表面粘结有超疏水层，其中，所述偶联剂耐磨层含有偶联剂A，所述超疏水层为偶联剂B改性的纳米粒子层。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水织物，包括织物本体，其特征在于，所述织物本体的
表面粘结有偶联剂耐磨层，所述偶联剂耐磨层的表面粘结有超疏水层，其
中，所述偶联剂耐磨层含有偶联剂A，所述超疏水层为偶联剂B改性的纳
米粒子层。
2.根据权利要求1所述的超疏水织物，其特征在于，所述偶联剂A
为硅烷偶联剂或钛酸酯类的偶联剂中的一种或两种；所述偶联剂B为硅烷
偶联剂或钛酸酯类的偶联剂中的一种或两种；
所述偶联剂A或偶联剂B中的硅烷偶联剂为环氧基系列的硅氧烷偶
联剂、氨基系列的硅烷偶联剂、乙烯基系列硅烷偶联剂、烷基系列的硅烷
偶联剂、氟硅烷系列的偶联剂所组成的组中的至少一种或几种。
3.根据权利要求2所述的超疏水织物，其特征在于，所述的环氧基
系列的硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚
氧丙基三乙氧基硅烷一种或多种；
所述的氨基系列的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙
基三乙氧基硅烷、双[3-(三乙氧硅丙基)]胺、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷
或N-甲基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；
所述的乙烯基系列的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲
基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、γ-
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅
烷中的至少一种；
所述的烷基系列偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、
丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅氧烷、辛基三乙
氧基硅氧烷、十二烷基三甲氧基硅氧烷、十二烷基三乙氧基硅氧烷、十六
烷基三甲氧基硅氧烷、十六烷基三乙氧基硅氧烷、十八烷基三甲氧基硅氧
烷、十八烷基三乙氧基硅氧烷、十二烷基三氯硅烷或十八烷基三氯硅烷中
的至少一种；
所述的钛酸酯类的偶联剂选自异丙基三异酞酰钛酸酯、异丙基十二烷
基苯磺酰钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酯)钛酸酯、四异丙基双(二
辛基亚磷酸酯)钛酸酯、四辛基双[二(十二烷)亚磷酸酯]钛酸酯、四(2,2-
二烯丙氧甲基-1-丁基)双[二(十三烷基)亚磷酸酯]钛酸酯、双(二辛基
焦磷酸酯)氧乙酸酯钛酸酯或双(二辛基焦磷酸酯)乙撑钛酸酯中的至少
一种；
所述的氟硅烷系列的偶联剂选自十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛
基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷或全氟
癸基三氯硅烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1至3任一所述的超疏水织物，其特征在于，所述织
物包括棉织物、尼龙织物、丙纶织物、聚酯纤维织物、羊毛织物、麻织物<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷婷，肖鹏飞，龙江游，
申请(专利权)人：北京易净星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11