一种稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物的制备方法，包括步骤：将八巯丙基笼型倍半硅氧烷、全氟己基乙烯和乙烯基硅烷加入溶剂中，之后加入光引发剂，混合均匀后，进行光催化反应，得到全氟己基POSS溶液；将棉织物浸泡在得到的全氟己基POSS溶液中，之后将浸泡后的棉织物在碱性环境下进行水解，经干燥，得到稳定的全氟己基功能化活性POSS纳米粒子基超双疏涂层改性棉织物。本发明专利技术的制备方法步骤简单，条件温和，得到的改性棉织物具有良好的抗拒液体的能力，在自清洁和防污方面有着潜在的应用价值。洁和防污方面有着潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物的制备方法，属于有机硅织物表面改性


技术介绍

[0002]多面体低聚笼型倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Sesquisiloxane,简称POSS)具有良好的化学稳定性和热稳定性，以及低的比表面能，是一类多官能团的化合物，在水处理、催化、化学传感器等方面有潜在的应用前景。POSS分子的空间结构非常规整，是一类具有三维构型的多功能性纳米杂化分子，分子简式为[RSiO
1.5
]n
(R为有机官能团，n＝6、8、10、12，n＝8最为常见)。POSS分子内部为硅氧硅键构成的无机内核，具有一定的刚性和规整性，和良好的热稳定性、抗辐射、气体渗透性等特点；POSS中空的结构赋予POSS质轻的特点；此外，硅氧结构赋予POSS低的比表面能，POSS分子之间可以进行结构化自组装，形成微纳结构，使得POSS材料具有一定抗拒液体的能力；POSS的最外围是有机基团，取代基的变化赋予POSS更多功能。POSS结构完美地结合了有机结构单元和无机结构单元的优点，其中无机组分赋予POSS良好的热稳定性、化学稳定性和低表面能；有机组分较容易进行功能化修饰，可以实现POSS种类的多样性。
[0003]为了提高表面的抗拒液体的性能，通常使用表面能较低的物质修饰表面。含氟的化合物是一类低表面能的材料，通常将含氟化合物与一些底物进行掺杂，而赋予物质疏水性甚至疏油性。但是含氟化合物通常与底物难以相容、难以降解的缺点在一定程度上限制了其应用。将含氟化合物与倍半硅氧烷相结合制备含氟POSS，从分子级别上解决相分离问题，并在一定程度上结合二者的优势，使得化合物既具有较低的比表面能，又提高了化合物的耐温性。
[0004]棉织物是一种可持续发展的材料，对棉织物表面进行改性，赋予棉织物防水、抗污、阻燃、抗菌等性能具有研究价值和实际意义。因此，利用POSS对棉织物进行改性是一项具有研究意义的工作。例如：中国专利文件CN106637959A提供了一种基于紫外光固化反应的棉织物无氟拒水整理方法，包括：将棉织物置于3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷乙酸乙酯溶液中进行巯基改性，得到前处理棉织物；将巯基改性棉织物浸渍于乙烯基笼型倍半硅氧烷的溶液中，在紫外光固化条件下得到表面具有接近超疏水效果的拒水棉织物。但是，该方法的制备步骤涉及两步异相反应，比较繁琐，对织物疏水性改性的结果依然不够理想。中国专利文件CN110172831A提供一种织物的亲水后整理方法，该方法将织物清洗后置入含笼型聚倍半硅氧烷和石墨烯的亲水性织物整理剂中进行后整理；所述含笼型聚倍半硅氧烷和石墨烯的织物整理剂由氧化石墨烯和含乙烯基硅烷偶联剂反应后再与八(3
‑
巯丙基)笼型聚倍半硅氧烷进行巯基
‑
烯点击化学反应，反应产物再与含乙烯基硅烷偶联剂进行巯基
‑
烯点击化学反应，最后与烯丙基聚醚进行巯基
‑
烯点击化学反应后还原氧化石墨烯制得。采用本专利技术的织物亲水后整理方法整理得到的织物具有较好的亲水性、导电性、抗紫外性和耐洗性的特
点，扩宽了织物的使用范围。但是，该方法引入了低表面能的倍半硅氧烷，充当了交联剂的作用，但是对织物的亲水性有一定影响，反而影响了织物性能。中国专利文件CN109914108A提供一种涤纶织物拒水整理方法，包括：(1)对涤纶织物进行清洗，浓碱溶液处理，然后用聚乙烯薄膜包裹，焙烘，酸溶液中和，水洗至中性，得到前处理涤纶织物；(2)将前处理涤纶织物置于3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷的乙酸乙酯溶液中，进行巯基改性，得到巯基改性涤纶织物；(3)将巯基改性涤纶织物浸渍于POSS溶液或POSS与长链烷基硫醇的混合溶液中，紫外光固化即得。但是，该方法的织物前处理过程较为繁琐，使用高浓度强碱，不利于环保，织物稳定性检测手段较为单一。
[0005]近年来，利用POSS对棉织物进行改性逐渐受到人们关注，但是POSS种类较为单一，得不到充分利用，对含氟POSS的研究更是稀少，而且目前用POSS对棉织物进行改性，POSS和织物之间缺少牢固的化学键支撑，存在稳定性较差的不足。因此，利用含氟POSS对棉织物进行改性，提高其棉织物的稳定性具有重要的意义。为此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物的制备方法。本专利技术使用全氟己基功能化的活性POSS对棉织物进行表面改性，在全氟己基功能化POSS上连接活性的三甲氧基硅基或三乙氧基硅基，能够与织物表面的羟基形成稳定的化学键，增强改性棉织物的稳定性，所得改性棉织物具备超疏水和超疏油的超双疏性质，抵抗液体的性能优异；所得改性棉织物在抗污、自清洁方面具有巨大的应用潜力。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物的制备方法，包括步骤如下：
[0009](1)将八巯丙基笼型倍半硅氧烷、全氟己基乙烯和乙烯基硅烷加入溶剂中，之后加入光引发剂，混合均匀后，进行光催化反应，得到全氟己基POSS溶液；
[0010](2)将棉织物浸泡在步骤(1)得到的全氟己基POSS溶液中，之后将浸泡后的棉织物在碱性环境下进行水解，经干燥，得到稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物。
[0011]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述八巯丙基笼型倍半硅氧烷(八巯丙基POSS)按照文献Adv.Funct.Mater.2011,21,2960
‑
2967所示方法，利用巯丙基三甲氧基硅烷水解缩合，制备得到白色半透明晶体，即为八巯丙基POSS。
[0012]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述乙烯基硅烷为三甲氧基乙烯基硅烷或三乙氧基乙烯基硅烷。
[0013]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述八巯丙基笼型倍半硅氧烷的摩尔数与全氟己基乙烯和乙烯基硅烷的总摩尔数之比为1:8；所述全氟己基乙烯和乙烯基硅烷的摩尔比为1
‑
7:7
‑
1，进一步优选为1:7、2:6、3:5、4:4、5:3、6:2或7:1，更优选为7:1。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述溶剂为四氢呋喃、乙醚、二氯甲烷、氯仿、邻二氯苯、1,2
‑
二氯乙烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺或二甲亚砜，进一步优选为四氢呋喃。
[0015]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述光引发剂为2,2
‑
二甲氧基
‑2‑
苯基苯乙酮、2
‑
羟基
‑2‑
甲基苯丙酮、1
‑
羟环己基苯酮、4
‑
二甲氨基苯甲酸乙酯、二苯甲酮、4
‑
氯二苯甲酮、4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物的制备方法，包括步骤如下：(1)将八巯丙基笼型倍半硅氧烷、全氟己基乙烯和乙烯基硅烷加入溶剂中，之后加入光引发剂，混合均匀后，进行光催化反应，得到全氟己基POSS溶液；(2)将棉织物浸泡在步骤(1)得到的全氟己基POSS溶液中，之后将浸泡后的棉织物在碱性环境下进行水解，经干燥，得到稳定的全氟己基功能化活性POSS基超双疏涂层改性棉织物。2.根据权利要求1所述超双疏涂层改性棉织物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述乙烯基硅烷为三甲氧基乙烯基硅烷或三乙氧基乙烯基硅烷。3.根据权利要求1所述超双疏涂层改性棉织物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述八巯丙基笼型倍半硅氧烷的摩尔数与全氟己基乙烯和乙烯基硅烷的总摩尔数之比为1:8；所述全氟己基乙烯和乙烯基硅烷的摩尔比为1
‑
7:7
‑
1，优选为1:7、2:6、3:5、4:4、5:3、6:2或7:1，进一步优选为7:1。4.根据权利要求1所述超双疏涂层改性棉织物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述溶剂为四氢呋喃、乙醚、二氯甲烷、氯仿、邻二氯苯、1,2
‑
二氯乙烷、N,N
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二甲基甲酰胺或二甲亚砜，优选为四氢呋喃。5.根据权利要求1所述超双疏涂层改性棉织物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述光引发剂为2,2
‑
二甲氧基
‑2‑
苯基苯乙酮、2
‑
羟基
‑2‑
甲基苯丙酮、1
‑
羟环己基苯酮、4
‑
二甲氨基苯甲酸乙酯、二苯甲酮、4
‑
氯二苯甲酮、4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸿志，李万里，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：