一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将聚二甲基硅氧烷和固化剂加入到去离子水中，进行搅拌，随后加入表面活性剂，再加入气相二氧化硅纳米颗粒，继续搅拌，得到疏水整理液；（2）上述制备好的疏水整理液通过机械搅拌至发泡，将产生的泡沫施加到织物上，并将织物放入烘箱中干燥，即可获得长效持久的多功能超疏水织物。通过该方法制备超疏水表面织物无需使用有机溶剂，对环境污染小，且处理Z织物需要的整理液较少，节约成本，同时由于泡沫整理技术处理无需将织物浸泡，可以制备单面疏水或双面疏水的织物，以及处理一些浸水易损坏的物品，泛用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法
本专利技术涉及一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，属于纺织品功能整理

技术介绍
衣服是人们日常生活中必不可少的物品，棉质衣服具有透气性好，可生物降解，穿着舒适等特点，但也因其良好的亲水性和吸湿性，容易沾染污渍。随着织物表面处理技术的发展，研究者通过仿生自然界中荷叶等超疏水表面，获得了超疏水织物，该超疏水织物具有自清洁、防污等功能，受到了人们的广泛关注。但是目前超疏水功能织物大规模工业化还有很多制约因素，一是超疏水功能需要用到低表面能的疏水剂改性，而不含氟的疏水剂材料用通常方法难以保证疏水性；二是由于疏水剂的疏水性，配置整理液时通常需要使用各种有机溶剂使疏水剂溶解，而有机溶剂的大量使用会严重危害环境以及作业人员的人身安全。不仅如此，传统织物整理方法还要消耗大量的水资源，同时产生大量的印染废水，若处理不当则会造成严重危害环境，若完全处理则会大大提高生产成本，制约我国纺织产业迈向中高端市场。此外，传统的浸轧方法需要将物料完全浸入到整理液中，对于一些蓄水性能较强的物料，浸渍处理后带液率较高，导致后续的干燥成型麻烦，使得生产效率低下。根据工信部发布的《印染行业绿色发展技术指南（2019版）》，推动印染行业绿色发展，事关人民对美好生活新期待，事关纺织工业可持续发展，事关污染防治攻坚战取得胜利。在这一背景下，泡沫整理这一绿色环保技术再次成为大家关注的焦点。泡沫整理技术通过引入发泡剂，将整理液转化成泡沫，进而将泡沫施加到织物表面，渗入织物内部，对织物进行整理。相比传统纺织品浸轧方法，泡沫整理技术能使织物带液率由60%-80%下降到20%-40%，用水量降低50%左右，染化料和助剂用量降低30%左右，在烘燥环节可节能40%左右。如何将泡沫整理技术完美地利用在织物表面处理领域，实现绿色高效的超疏水表面制备是值得研究的方向。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，通过泡沫整理技术制备表面带有含气相纳米二氧化硅的聚二甲基硅氧烷涂层的多功能超疏水织物，实现了在不含有机溶剂的水性环境下的超疏水织物制备。为了达到上述效果，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：将聚二甲基硅氧烷和固化剂加入到去离子水中，进行搅拌，随后加入表面活性剂，再加入气相二氧化硅纳米颗粒，继续搅拌，得到疏水整理液；S2:上述制备好的疏水整理液通过机械搅拌至发泡，将产生的泡沫施加到织物上，并将织物放入烘箱中干燥，即可获得长效持久的多功能超疏水织物。本专利技术方法包括两个步骤，第一个步骤为疏水整理液的制备，第二个步骤为泡沫整理技术在织物表面的应用和实施。聚二甲基硅氧烷是一种疏水的油状液体，无法直接与去离子水混合成溶液，因此需要添加表面活性剂，表面活性剂具有亲水端和疏水端，能够与水相和油相相融，使两者形成浑浊液，不再分层，同时表面活性剂也具有发泡作用，当浑浊液受到剧烈搅拌时，会产生大量泡沫。气相二氧化硅是一种多孔白色蓬松粉末，它具备的化学惰性以及特殊的触变性能明显改善制品的抗拉强度，抗撕裂性和耐磨性，可以起到增强织物疏水表面层的使用寿命的作用，还能增强弹性，使得织物发生拉伸时表面层的因为具有较强的延伸性而不至于出现撕裂现象。此外，气相二氧化硅还具有消泡作用，可以将加入表面活性剂后产生的泡沫消除，避免部分原料混杂在泡沫中导致液体搅拌不均匀。第二步中需要先通过机械搅拌的方式使整理液发泡，随后将产生的泡沫均匀涂覆在织物的表面，并进行干燥处理。在烘箱干燥过程中，水分逐渐流失，固化剂发挥作用，使得液状的聚二甲基硅氧烷封端形成固态的疏水表面层，由于泡沫具有一定渗入性，疏水表面层并不仅仅附着在织物表面，而是与织物形成一定交联关系，从而得到长效持久的具有疏水表面层的织物。此外，需要说明的是，上下文中提到的“织物”并不局限于天然纤维或人造纤维纺织形成的布料，还包括无纺布、以及纸张等可作为涂层载体的片装基材。下文中所提到的配比均为质量比。进一步地，表面活性剂的成分为十二烷基硫酸钠和十二烷醇中的一种或多种。十二烷基硫酸钠是一种高效的发泡剂，相较于十二烷基磺酸钠而言具有更好的亲水性，使得油水两相的混合度更高，且价格低廉，生物毒性低，适用于与人体直接接触的织物的处理。十二烷醇一方面可以作为起泡剂用，另一方面通过调整十二烷醇和十二烷基磺酸钠的配比可以调整泡沫的表面粘度，进而调整泡沫的寿命。当十二烷醇相对含量升高时，表面粘度升高，泡沫寿命一定程度上会提高，使得操作过程中不会因为泡沫快速消解而影响效果。进一步地，表面活性剂中包含十二烷基硫酸钠和十二烷醇，且十二烷基硫酸钠与十二烷醇的配比为1:0.2~1:0.8。如上文所述，十二烷醇的加入会使泡沫表面粘度升高，提高泡沫寿命，当十二烷醇添加含量过高时，会导致泡沫表面粘度过高，在施加到织物表面后，可能会导致烘干处理过程时间过长以及涂层厚度不均匀的问题。进一步地，聚二甲基硅氧烷与固化剂的配比为1:0.01~1:1。聚二甲基硅氧烷为油状液体，若要使其附着在织物表面上，则需对其高分子链进行固化处理，使其形成稳定的疏水层。聚二甲基硅氧烷在市场上购买时往往具有配套的固化剂，如道康宁184组分A和道康宁184组分B，前者是聚二甲基硅氧烷预聚物，后者是对应的固化剂，固化剂成分通常为一些硅烷偶联剂，如A151、A171、A172等。进一步地，聚二甲基硅氧烷与表面活性剂的配比为1:0.2~1:0.4。表面活性剂加入的量太多的话可能会导致体系中出现反乳化现象，即原本在体系中分散的细小油滴汇聚成大油滴，重新与水相分离。此外还会导致混合体系中液体粘度增大，使得后续机械搅拌形成泡沫的过程变得困难。进一步地，聚二甲基硅氧烷和气相二氧化硅纳米颗粒的配比为1:0.4~1:1.2。进一步地，机械搅拌的转速为300~3500r/min，搅拌时间为20~1500s。机械搅拌的转速和搅拌时间呈负关系，由于搅拌以得到泡沫为目的，当转速大的时候容易快速得到泡沫，需要的搅拌时间相对较短，转速慢则需要更多搅拌时间。此外，转速需要维持在合适的范围，若转速过慢，则搅拌棒难以将空气鼓入到液体中而形成泡沫，若搅拌过快会消耗过多能量，造成浪费，且还有可能导致液体飞溅。进一步地，织物在烘箱中的干燥温度为40~200℃，干燥时间为15~240min。干燥温度和干燥时间应当成负相关，在较高温度下泡沫的裂解和表面疏水层的固化速率较快，需要的固化时间也较短，例如200℃下，干燥时间应当在15~20min，若时间过长，一方面浪费能源、影响效率，另一方面长时间暴露在高温下，织物以及表面层可能会出现质量下降的问题。进一步地，所述的S1步骤中，搅拌方式为超声波振荡搅拌。由于第一步配置疏水整理液时需要先后加入多种原料，此时采用机械搅拌一方面不利于原料的添加，另一方面在加入表面活性剂之后机械搅拌容易产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1：将聚二甲基硅氧烷和固化剂加入到去离子水中，进行搅拌，随后加入表面活性剂，再加入气相二氧化硅纳米颗粒，继续搅拌，得到疏水整理液；/nS2：上述制备好的疏水整理液通过机械搅拌至发泡，将产生的泡沫施加到织物上，并将织物放入烘箱中干燥，即可获得长效持久的多功能超疏水织物。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：将聚二甲基硅氧烷和固化剂加入到去离子水中，进行搅拌，随后加入表面活性剂，再加入气相二氧化硅纳米颗粒，继续搅拌，得到疏水整理液；
S2：上述制备好的疏水整理液通过机械搅拌至发泡，将产生的泡沫施加到织物上，并将织物放入烘箱中干燥，即可获得长效持久的多功能超疏水织物。


2.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，其特征在于，表面活性剂的成分为十二烷基硫酸钠和十二烷醇中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，其特征在于，表面活性剂中包含十二烷基硫酸钠和十二烷醇，且十二烷基硫酸钠与十二烷醇的配比为1:0.2~1:0.8。


4.根据权利要求1所述的一种基于泡沫整理技术的多功能超疏水表面制备方法，其特征在于，聚二甲基硅氧烷与固化剂的配比为1:0.01~1:1。


5.根据权利要求4所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑莹，谢孝文，赖跃坤，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35