一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及特殊浸润性复合纤维织物材料，属于纺织材料技术领域。本发明专利技术以玉米秸秆中提取出的木质素为原料，通过与聚苯乙烯复合，并添加纳米氧化锌、硬脂酸和全氟辛基三乙氧基硅烷，制备特殊浸润性复合纤维织物材料，将木质素与聚苯乙烯混合后利用静电纺丝技可以提高木质素的可纺性和纤维的力学性能，硬脂酸能与纳米氧化锌表面的羟基进行酯化反应而有效吸附于纳米氧化锌表面，可以使纳米氧化锌表面改性形成致密的疏水膜，改性后的纳米氧化锌和全氟辛基三乙氧基硅烷可以有效吸附在聚苯乙烯‑木质素混纺的复合纤维表面，提高材料的特殊浸润性，木质素的三维网状结构可以与聚苯乙烯的分子链结合，能有效增强材料的机械性能，提高材料的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法
本专利技术涉及一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法，属于纺织材料

技术介绍
浸润是指固体和液体相互接触时，液体取代固体表面的气体而在固体表面铺展的现象。表面浸润性是固体材料的重要性能之一，常用液体在固体材料表面的接触角来衡量，它是液体在材料表面固/液/气三相界面表面张力平衡的结果。通常，当液滴与固体表面的接触角小于90°时，此固体表面为亲液表面；当液滴与固体表面的接触角大于90°时，此固体界面为疏液表面。特别的，对于一些极端的浸润现象，如当液滴与固体表面的接触角小于10°时或接触角大于150°时，此固体表面称为超亲液表面或者超疏液表面，由此也产生了特殊浸润性表面的定义。材料的特殊浸润性包含了超亲水、超亲油、超疏水和超疏油四种性质，通过适当的方法使材料具备上述特殊浸润性就可获得具有特殊浸润性的功能性材料。由于表面特异的亲液或憎液能力，特殊浸润性材料在自清洁、防雪防雾、防腐、流体减阻、微流体芯片、无损失液体输送和油水分离等领域具有广阔的应用前景。尤其在油水分离领域，与传统的分离材料相比，特殊浸润性材料具有分离效果好、分离效率高，性质稳定等优点，更因其优异的油水选择功能而成为近几年新型油水分离材料的热点。另外，对特殊浸润性材料的研究对深入认识自然界中具有特殊浸润性功能生物和设计制备新的高效纳米功能表面具有重要意义。实际生活中，自清洁表面在我们实际生产生活中有着非常重要的作用。如在光伏发电领域，因为灰尘无法及时清除而长期在太阳能电板的积累，常常会导致系统功耗的不断增加，而要长期清洗这样的表面又将消耗大量能源。在使用超疏液处理的太阳能电板时，遇到雨天或者水流冲洗，水流可以快速的将表面的灰尘冲刷干净从而保证了电池的工作效率。常见的自清洁表面大致可分为两类：（1）紫外光催化降解表面；（2）超疏液表面。油品泄漏事故的不断增加对脆弱的生态环境产生了极大的威胁，大量的目光纷纷投向了溢油事故的防范和处理工作。由于特殊浸润性材料表面对水或油的极性大小不同，被广泛应用于油水混合物的分离操作。需要特别指出，两类特殊浸润性材料较适合于油水分离的操作：疏水/亲油材料以及亲水/疏油材料。一般来说，表面的润湿行为是由其表面化学组成和结构所决定的。在具有合适粗糙度的情况下，原本疏水的表面可以转化至超疏水状态，亲油表面也能转变为超亲油表面。在实际的操作中，如果能有效的调控纺织品材料的表面化学组成和粗糙结构，将能较容易地实现水/油的吸附以及油/水混合物的分离。因此，在分离两个具有不同表面张力的液体时，特殊浸润性纺织材料常常可以根据自身的润湿行为选择作为吸附材料或者滤膜。滤膜通常只允许水和油中的其中一种通过，而吸附材料则可以选择性地吸收水或吸油，并阻碍其他相的液体渗入到吸附材料中。具有易折叠，可透气，甚至超双疏的纺织品在自清洁服装的应用研究方面具有非常重要的意义。但是，由于目前的材料仍存在较差的耐久度和较弱的抗化学腐蚀性，其在实际中的应用中受到很大的限制。在经过简单的机械摩擦或者化学损伤后，材料就很有可能会丧失原有的超疏液性能。从实际应用的角度出发，为了满足消费者的需要，提高超疏液纺织材料的使用寿命，尤其是摩擦和水洗耐久度的提高，是一个非常重要的研究方向。常见提高牢度的方法有以下三种：（1）提高表面粗糙度以及在各组分之间形成有效的共价键连接；（2）加入粘合剂；（3）赋予织物自修复能力。非对称性特殊浸润纺织材料也被研发出来，其通常也被称为Janus纺织材料。Janus纺织材料在实际应用中有着巨大的研究潜力。通过实验的设计，常常可以使织物的一侧具有拒水、拒油、排斥细菌等特性功能，而另一侧则可以保持织物原有的水气吸收和可透气的特点。此外，凭借非对称性以及沿梯度变化润湿性能，可以实现液体从疏水侧向亲水侧的定向迁移，这在生物、医药以及化学治疗等研究方向有着很巨大的潜在价值。通常来说，制备Janus膜材料有两种手段：（1）将原本亲水的材料选择性的对一侧进行疏水化处理；（2）将原本疏水的材料选择性的对一侧进行亲水性处理。常见的实施方法有泡沫发泡法，喷涂法，紫外光引发/紫外光降解，等离子体接枝/等离子体刻蚀，化学沉积法等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有功能纺织材料机械耐久性较差的问题，提供了一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将精致木质素加入N，N-二甲基甲酰胺中，置于磁力搅拌机下以100～120r/min转速磁力搅拌30～40min，得木质素混合液；（2）将聚苯乙烯加入木质素混合液中，常温下以120～160r/min转速搅拌混合1～3h，得木质素聚苯乙烯混合液；（3）将纳米氧化锌加入木质素聚苯乙烯混合液中，常温下以600～800r/min转速搅拌20～40min，再置于超声波清洗机中超声分散10～20min，得混合分散液；（4）将硬脂酸、全氟辛基三乙氧基硅烷和环氧树脂加入混合分散液中，在30～40℃的水浴条件下搅拌混合10～12h，得纺丝液；（5）将纺丝液置于喷丝嘴内径为0.5mm的注射器中，以铜线为阳极、ITO玻璃接地为阴极，喷丝嘴与ITO玻璃之间的距离为8～12cm，将纺丝液喷至ITO玻璃上进行纺丝，得特殊浸润性复合纤维织物材料。所述的精致木质素、聚苯乙烯、N，N-二甲基甲酰胺、纳米氧化锌、硬脂酸、全氟辛基三乙氧基硅烷、环氧树脂的数量份为30～40份精致木质素、60～80份聚苯乙烯、240～320份N，N-二甲基甲酰胺、6～8份纳米氧化锌、3～5份硬脂酸、1～3份全氟辛基三乙氧基硅烷、10～20份环氧树脂。步骤（5）所述的喷丝条件为相对湿度40%～50%，温度22～28℃、电压为12～14kV，纺丝液的流速为0.8～1.2mL/h。步骤（1）所述的精致木质素的具体制备步骤为：（1）将1/2吡啶加入氯仿中，常温下以120～140r/min转速搅拌10～15min，得吡啶氯仿溶液；（2）将粗木质素、剩余1/2吡啶、乙酸加入去离子水中，常温下以200～240r/min转速搅拌20～30min，得混合溶液；（3）将混合溶液与吡啶氯仿溶液混合后置于分液漏斗中，放入通风橱下静置8～10h分层，取下层，得沉淀物；（4）将沉淀物置于冷冻离心机中在-2～0℃的条件下以10000～12000r/min转速离心分离10～15min，取下层固体，用无水乙醇洗涤3～5次，置于真空干燥箱中真空干燥20～24h，得精制木质素。所述的粗木质素、吡啶、乙酸、去离子水、氯仿的重量份为10～20份粗木质素、100～120份吡啶、6～10份乙酸、30～40份去离子水、280～300份氯仿。步骤（4）所述的真空干燥条件为温度40～50℃、压力2KPa～3KPa。步骤（2）所述的粗木质素的具体制备步骤为：（1）将玉米秸秆、乙酸加入去离子水中，置于80～90℃的水浴条件下以200～300r/min转速搅拌反应2～4h，得混合液；（2）将硫酸加入混合液中，在100～120℃的条件下蒸煮3～5h，调节pH至7，得蒸煮液；（3）将蒸煮液用真空抽滤机进行真空抽滤，取液体，得蒸煮黑液，将蒸煮黑液置于旋转蒸发器中在60～90℃的条件下浓缩30～40min，得浓缩液；（4）将浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将精致木质素加入N，N‑二甲基甲酰胺中，置于磁力搅拌机下以100～120r/min转速磁力搅拌30～40min，得木质素混合液；（2）将聚苯乙烯加入木质素混合液中，常温下以120～160r/min转速搅拌混合1～3h，得木质素聚苯乙烯混合液；（3）将纳米氧化锌加入木质素聚苯乙烯混合液中，常温下以600～800r/min转速搅拌20～40min，再置于超声波清洗机中超声分散10～20min，得混合分散液；（4）将硬脂酸、全氟辛基三乙氧基硅烷和环氧树脂加入混合分散液中，在30～40℃的水浴条件下搅拌混合10～12h，得纺丝液；（5）将纺丝液置于喷丝嘴内径为0.5mm的注射器中，以铜线为阳极、ITO玻璃接地为阴极，喷丝嘴与ITO玻璃之间的距离为8～12cm，将纺丝液喷至ITO玻璃上进行纺丝，得特殊浸润性复合纤维织物材料。

【技术特征摘要】
1.一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将精致木质素加入N，N-二甲基甲酰胺中，置于磁力搅拌机下以100～120r/min转速磁力搅拌30～40min，得木质素混合液；（2）将聚苯乙烯加入木质素混合液中，常温下以120～160r/min转速搅拌混合1～3h，得木质素聚苯乙烯混合液；（3）将纳米氧化锌加入木质素聚苯乙烯混合液中，常温下以600～800r/min转速搅拌20～40min，再置于超声波清洗机中超声分散10～20min，得混合分散液；（4）将硬脂酸、全氟辛基三乙氧基硅烷和环氧树脂加入混合分散液中，在30～40℃的水浴条件下搅拌混合10～12h，得纺丝液；（5）将纺丝液置于喷丝嘴内径为0.5mm的注射器中，以铜线为阳极、ITO玻璃接地为阴极，喷丝嘴与ITO玻璃之间的距离为8～12cm，将纺丝液喷至ITO玻璃上进行纺丝，得特殊浸润性复合纤维织物材料。2.根据权利要求1所述的一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法，其特征在于，所述的精致木质素、聚苯乙烯、N，N-二甲基甲酰胺、纳米氧化锌、硬脂酸、全氟辛基三乙氧基硅烷、环氧树脂的数量份为30～40份精致木质素、60～80份聚苯乙烯、240～320份N，N-二甲基甲酰胺、6～8份纳米氧化锌、3～5份硬脂酸、1～3份全氟辛基三乙氧基硅烷、10～20份环氧树脂。3.根据权利要求1所述的一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述的喷丝条件为相对湿度40%～50%，温度22～28℃、电压为12～14kV，纺丝液的流速为0.8～1.2mL/h。4.根据权利要求1所述的一种特殊浸润性复合纤维织物材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的精致木质素的具体制备步骤为：（1）将1/2吡啶加入氯仿中，常温下以120～140r/min转速搅拌10～15min，得吡啶氯仿溶液；（2）将粗木质素、剩余1/2吡啶、乙酸加入去离子水中，常温下以200～240r/min转速搅拌20～30min，得混合溶液；（3）将混合溶液与吡啶氯仿溶液混合后置于分液漏斗中，放入通风橱下静置8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧文，
申请(专利权)人：常州朋悦纺织品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32