自清洁织物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自清洁织物的制备方法，包括如下步骤：1)将氟硅烷试剂与无水乙醇混匀得到混合液A；2)将盐酸与混合液A混合均匀，氟硅烷试剂水解后得到混合液B；3)将纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合均匀得到混合粉末；将混合粉末加入混合液B中混合均匀，得到纳米二氧化钛/纳米二氧化硅分散液；4)将纯棉织物浸渍于纳米二氧化钛/纳米二氧化硅分散液中0.5～1.5min后沥出并烘干，得到自清洁织物。该自清洁织物的制备方法以棉织物负载纳米二氧化硅和二氧化钛，得到具有良好疏水疏油性能的纺织品，且该疏水疏油性能在多次清洗后依然保持。

Method for preparing self-cleaning fabric

The invention discloses a preparation method of self-cleaning fabric, which comprises the following steps: 1) fluorine silane and ethanol mixing to obtain mixed solution A; 2) the A mixture of hydrochloric acid and mixed evenly, fluorine silane mixture obtained after hydrolysis of B; 3) TiO2 and nano silica mixed mixed powder; adding the mixed powder mixture of B mixed evenly, obtained nano titanium dioxide / nano silica dispersion; 4) the cotton fabric impregnated with nano titanium dioxide / nano silica dispersion in 0.5 ~ 1.5min after leaching and drying, self cleaning fabric. The preparation method of the self-cleaning fabric takes cotton fabric supported nano silica and titanium dioxide to obtain textiles with good hydrophobic and hydrophobic properties, and the hydrophobic property is maintained after repeated cleaning.

【技术实现步骤摘要】
自清洁织物的制备方法
本专利技术属于功能纺织品制备领域，特别是涉及一种自清洁织物的制备方法。
技术介绍
随着社会的快速发展和人民生活水平的提高，生活污水排放量逐年增加，水污染日趋严重。由于巨大的人口基数，生活用纺织品的洗涤污水占据相当大的比例。洗涤过程不仅会耗费一定的人力物力，同时对纺织品的外观和性能产生很大的负面影响，给生活造成一定的不便。德国伯恩大学的Barholtt和Neinhuis通过观察荷叶表面的微观结构，发现在低表面能蜡成分与微-纳米双重结构(Micrometer-nanometer-scalebinarystructure，MNBS)的共同作用下，荷叶表面具有自洁净性能，即“荷叶效应”。受荷叶效应启发，Onda等首次通过在粗糙表面上涂覆低表面能材料获得了人工制备的超疏水表面，该涂层的水接触角大于150°，水滚动角小于10A。该技术被公开于《朗缪尔》1996年第12卷第9期，第2125-2127页，文章题目：超疏水不规则表面；即，Super-water-repellentfractalsurfaces,Langmuir,1996,12(9):2125-2127。由此，关于自清洁表面的研究受到广泛关注。在实际的生产应用中，大多通过在织物表面涂覆具有低表面能的化学试剂，使织物达到疏水疏油的效果，但两者结合效果不佳、粗糙化程度不够，导致疏水疏油效果不甚理想。将微纳米结构的粗糙表面构建和涂覆低表面能物质结合的方法获得自清洁表面，成为自清洁领域的研究热点。微纳米结构的粗糙表面构建可分为自下而上法和自上而下法，前者包括溶胶-凝胶法、自组装技术、电纺丝技术等；而后者包括刻蚀处理、模板法、纳米压印技术等。低表面物质主要是全氟类的硅烷及其水解产物。纳米级的二氧化钛和二氧化硅颗粒具有价格低、比表面积大、粒径分布相对集中和无污染的特点受到自清洁
研究人员的青睐。棉织物具有价低、舒适性好、自然环保等特点，在家纺和服装领域得到广泛的应用，但其耐污性能较差，易受水基和油基污渍污染，局限了棉织物的应用，同时对使用者造成一定不便。棉织物的使用量巨大，频繁洗涤不仅会浪费大量水资源，而且产生大量的含洗涤剂污水会污染环境。对棉织物进行疏水疏油整理，使其具有自清洁的功能，将极大的拓宽棉织物的应用领域。Lu等将氟代烷基硅烷分散到无水乙醇中，充分搅拌使其水解，加入一定量的二氧化钛，将所得的悬浊液，分别涂覆到纸、玻璃、金属、棉纤维表面，使这些表面获得超疏水的性质，并通过添加粘合剂，使涂层和固体表面结合牢固。所获得的织物具有超疏水、自清洁的性能，但易被油渍污染。该技术被公开于《科学》2015年第347卷第6226期，第1132-1135页，文章题目：暴露于空气或油介质中强化自清洁表面；即，Robustself-cleaningsurfacesthatfunctionwhenexposedtoeitherairoroil,Science,2015,347(6226):1132-1135。Cirisano等将含氟聚合物与煅制二氧化硅混合分散在高纯度的水中，然后涂覆到玻璃、金属等固体表面，获得涂层具有疏水和疏油的性质，其对液体石蜡、葵花籽油和苯甲醇在涂层表面的接触角分别为165°、149°和140°，且在200℃的高温下对涂层性质影响不大。将其置于海洋环境中，14天内双疏性质基本不变，有望用于海洋工业方面，比如输油管和海水淡化装置。该方法仅适用于光滑的固体表面，无法适应生活中经常会接触到的结构复杂的表面。该技术被公开于《胶体表面A辑》2016年第505卷，第2784-2798页，文章题目：用于海洋环境中的双疏抗污涂层；即，Amphiphobiccoatingsforantifoulinginmarineenvironment,ColloidsSurfaceA,2016,505:2784-2798。将全氟聚合物液体涂覆到具有特殊结构的固体表面，其表面能够抵御水、油和血液的浸染。Wong等主要使用了两种固体表面使之具有自清洁效应：①具有纳米级微孔的聚四氟乙烯膜。②具有纳米级粗糙的环氧树脂。然而，文中提到的制备方法所采用的两种固体表面坚硬，无法实现像织物一样柔性好，不仅应用受到限制，而且成本昂贵，很难进行工业化生产。该技术被公开于《自然》2011年第447卷第7365期，第443-447页，文章题目：稳定的双疏仿生自修复光滑表面；即，Bioinspiredself-repairingslipperysurfaceswithpressure-stableomniphobicity,Nature,2011,477(7365):443-447。综上，这些自清洁表面的制备方法可实现固体表面的自清洁，使固体表面具有疏水和疏油的效果，但是存在对表面平整度要求较高、制备过程复杂等问题，且产品多为质地坚硬的薄片状固体，无法实现人们对自清洁纺织品的要求。邹海良等采用自由基聚合法合成聚(甲基丙烯酸缩水甘油醚-无规-聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯)，然后将其中的部分环氧基团与十七氟硫醇中的巯基通过点化学反应，接枝十七氟硫醇单体，制备成环氧含氟聚合物聚(甲基丙烯酸缩水甘油醚-无规-聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯)-接枝-十七氟硫醇。然后，将环氧含氟聚合物制备成水分散纳米胶束溶液，将棉纤维浸渍到该水分散纳米胶束溶液中，加入2-乙基-4-甲基咪唑作为潜促进剂，促进聚合物的环氧基团与棉纤维表面的羟基活性基团反应，将含氟聚合物通过化学接枝法自组装键合到纤维表面，获得的棉纤维表面，水接触角可达到165°以上，滚动角度小于5°，食用油接触角在130°以上。然而，其制备步骤繁琐，所用原料价格昂贵，生产成本较高。该技术被公开于《纤维素科学与技术》2014年第22卷第3期，第50-60页，文章题目：环氧含氟聚合物对棉纤维的改性及其超疏水/疏油表面性能研究。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种自清洁织物的制备方法，以棉织物负载纳米二氧化硅和二氧化钛，得到具有良好疏水疏油性能的纺织品，且该疏水疏油性能在多次清洗后依然保持。为此，本专利技术的技术方案如下：一种自清洁织物的制备方法，包括如下步骤：1)将氟硅烷试剂与无水乙醇混匀得到混合液A；所述氟硅烷试剂占所述混合液A的质量百分数为1～10％；其中，所述氟硅烷试剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一种；2)将盐酸与所述混合液A混合均匀，其中，盐酸的浓度为0.5～1.5mol/L；氟硅烷试剂的质量占其与盐酸质量和的30～40wt.％；所述氟硅烷试剂水解后得到混合液B；3)将纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合均匀得到混合粉末；所述纳米二氧化硅的质量占所述混合粉末质量的4～34％；将所述混合粉末加入所述混合液B中混合均匀，得到固含量为80～130g/L的纳米二氧化钛/纳米二氧化硅分散液；所述纳米二氧化钛粒径为20～100nm，所述纳米二氧化硅粒径为10～50nm，同时满足所述纳米二氧化钛的粒径是所述纳米二氧化硅粒径的1.5～3倍；4)将纯棉织物浸渍于所述纳米二氧化钛/纳米二氧化硅分散液中，0.5～1.5min后沥出并烘干，得到所述自清洁织物。为了增强纳米二氧化钛/二氧化硅在自清洁织本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自清洁织物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将氟硅烷试剂与无水乙醇混匀得到混合液A；所述氟硅烷试剂占所述混合液A的质量百分数为1～10％；其中，所述氟硅烷试剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一种；2)将盐酸与所述混合液A混合均匀，其中，盐酸的浓度为0.5～1.5mol/L；氟硅烷试剂的质量占其与盐酸质量和的30～40wt.％；所述氟硅烷试剂水解后得到混合液B；3)将纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合均匀得到混合粉末；所述纳米二氧化硅的质量占所述混合粉末质量的4～34％，同时需满足所述纳米二氧化钛的粒径是所述纳米二氧化硅粒径的1.5～3倍；将所述混合粉末加入所述混合液B中混合均匀，得到固含量为80～130g/L的纳米二氧化钛/纳米二氧化硅分散液；4)将纯棉织物浸渍于所述纳米二氧化钛/纳米二氧化硅分散液中，0.5～1.5min后沥出并烘干，得到所述自清洁织物。

【技术特征摘要】
1.一种自清洁织物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将氟硅烷试剂与无水乙醇混匀得到混合液A；所述氟硅烷试剂占所述混合液A的质量百分数为1～10％；其中，所述氟硅烷试剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一种；2)将盐酸与所述混合液A混合均匀，其中，盐酸的浓度为0.5～1.5mol/L；氟硅烷试剂的质量占其与盐酸质量和的30～40wt.％；所述氟硅烷试剂水解后得到混合液B；3)将纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合均匀得到混合粉末；所述纳米二氧化硅的质量占所述混合粉末质量的4～34％，同时需满足所述纳米二氧化钛的粒径是所述纳米二氧化硅粒径的1.5～3倍；将所述混合粉末加入所述混合液B中混合均匀，得到固含量为80～130g/L的纳米二氧化钛/纳米二氧化硅分散液；4)将纯棉织物浸渍于所述纳米二氧化钛/纳米二氧化硅分散液中，0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵健，田圣男，单艳茹，李文静，肖长发，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12