一种耐久超疏水棉织物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐久超疏水棉织物及其制备方法，将高碘酸钠氧化后的棉织物常温下置于硝酸银中30

【技术实现步骤摘要】
一种耐久超疏水棉织物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料和纺织领域，具体涉及一种耐久超疏水棉织物及其制备方法。

技术介绍

[0002]超疏水表面通常是通过低表面能物质的修饰以及微纳粗糙结构的构筑来实现的。由于其特殊的表面润湿性，不仅在自清洁、表面防腐、油水分离和防结冰等领域表现出诱人的前景，而且在日常生活、生物医学和军事等领域也具有潜在的应用价值。但是在实际应用过程中，低表面能物质容易受到温度、光照和强氧化剂等作用的刺激发生分解，微纳粗糙结构也容易在机械摩擦或磨损等物理作用下受到破坏，从而影响涂层的黏附力和润湿性，导致超疏水性能下降或丧失，限制其应用。因此，制备耐久型超疏水表面是超疏水材料能够真正得以应用的关键。一般来说，超疏水表面耐磨性差的主要原因是超疏水表面与基材间的附着力差，易从基材表面脱落(化工进展,2020,39(12):5148
‑
5160)。
[0003]过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物(通常称为MXenes)是自2011年YuryGogotsi等发现碳化钛(Ti3C2T
x
)以来的一类新型二维材料。这些材料的一般公式为M
n+1
X
n
T
x
(n＝1、2或3)，其中M是早期过渡金属，X是碳和/或氮，T是从合成过程中继承的表面基团，通常为
‑
OH、
‑
O和
‑
F。MXenes通常由三元碳化物或氮化物的MAX相选择性地刻蚀A原子层制得，其中A主要是IIIA族和IVA族元素。迄今为止报道的MAX相有70多种，目前20多种基于Ti、V、Nb、Mo、Ta和Zr等的MXenes被成功合成。这种化学和结构上的多功能性使得MXenes在高导电性、大表面积等方面具有与石墨烯等其它二维纳米材料的竞争优势，在多种应用领域特别是在电池、超级电容器和催化等能量转换和储能领域有着广阔的应用前景(Advanced Functional Materials,2020,2000712；Advanced optical Materials,2020,2001120；材料导报,2022,36(04):19
‑
28；复合材料学报,2022,39(02):467
‑
477；材料工程,2022,50(01):43
‑
55；人工晶体学报,2021,50(11):2183
‑
2191；复合材料学报,2022,39(02):460
‑
466)。
[0004]目前，基于MXene的超疏水纺织品的文献很少。而且绝大部分超疏水纺织品都是将纺织品直接浸泡在低表面能物质如聚二甲基硅氧烷(PDMS)中，低表面能物质与纺织品之间缺乏牢固的结合。例如Li采用逐层组装的方法开发了一种多功能纺织品，该纺织品具有优越的不对称超疏水性、优异的电磁干扰(EMI)屏蔽、出色的光热转换性能和太阳能水蒸发性能。SiO2纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷(PDMS)和1H、1H、2H、2H全氟辛基三乙氧基硅烷(PFOTES)的协同效应使纺织品具有高达160
°
的水接触角。MXene则为多功能纺织品提供了高导电性(1200S/m)和EMI屏蔽效果(36dB)(ACS Applied Materials&Interfaces,2021,13(24):28996
‑
29007)。

技术实现思路

[0005]针对上述不足，本专利技术提供了一种耐久超疏水棉织物及其制备方法。
[0006]本专利技术通过如下的技术方案实现：
[0007]使用乙醇反复超声棉织物，真空烘干，使用高碘酸钠对上述棉织物在避光条件下进行轻度氧化，去离子水反复清洗，真空烘干后，常温下置于1
‑
100g/L硝酸银中30
‑
60min，取出后真空烘干，接下来浸渍在十八胺
‑
KH560改性Ti3C2T
x
/TiO2分散液中进行浸轧整理，两浸两轧，控制轧余率100％，80℃烘干2min，120℃定型5min，最终制备得到耐久超疏水棉织物。
[0008]详细制备步骤如下：
[0009](1)使用十八胺改性KH560制备十八胺
‑
KH560：配置体积分数为1
‑
10％的硅烷偶联剂KH560乙醇溶液，混合均匀后，再加入十八胺，所述十八胺与硅烷偶联剂KH560的质量比为0.1
‑
1，70
‑
90℃加热回流反应6
‑
12h，得到十八胺
‑
KH560。
[0010](2)高温煅烧氧化Ti3C2T
x
制备Ti3C2T
x
/TiO2纳米复合材料：将9mol/L体积40mL的HCl缓慢倒入聚四氟乙烯烧杯中，加入2g的LiF，常温下400rpm磁力搅拌30min，以完全溶解LiF；随后将2g的Ti3AlC2粉末缓慢加入到蚀刻溶液中，室温下磁力搅拌24h；待反应结束后，使用去离子水清洗数次，3500rpm离心，直至pH值≥6；然后将黑色沉淀物重新分散到1:1水/乙醇混合溶剂中，10000rpm离心10min；使用去离子水洗涤所得沉淀物，3500rpm继续离心数次后，收集上清液，通过离心和冷冻干燥，得到单层Ti3C2T
x
粉末；将所述单层Ti3C2T
x
纳米片粉末放入管式炉中，氩气氛围中60℃持续干燥24h，然后以5℃/min的升温速率升到500℃
‑
600℃，保温2h，冷却至室温，得到Ti3C2T
x
/TiO2纳米复合材料。
[0011](3)将Ti3C2T
x
/TiO2纳米复合材料缓慢加入十八胺
‑
KH560溶液中反应24h，即可制备得到十八胺
‑
KH560改性Ti3C2T
x
/TiO2。
[0012](4)使用乙醇反复超声棉织物，真空烘干。将上述棉织物浸渍在2g/L高碘酸钠水溶液中，浴比1：50，避光条件下60
‑
80℃氧化10
‑
30min，去离子水反复清洗，真空烘干。然后常温下置于1
‑
100g/L硝酸银中30
‑
60min，取出后真空烘干，接下来浸渍在十八胺
‑
KH560改性Ti3C2T
x
/TiO2分散液中进行浸轧整理，两浸两轧，控制轧余率100％，80℃烘干2min，120℃定型5min，最终制备得到耐久超疏水棉织物。
[0013]本专利技术的有益效果：(1)表面自由能和表面几何结构是材料表面润湿性的两个决定性的影响因素，因此设计制备超疏水表面的途径有2条：一是在材料表面构建微纳粗糙结构；二是在材料表面修饰低表面能物质。本专利技术的微纳粗糙结构由TiO2和纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐久超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，使用乙醇反复超声棉织物，真空烘干，使用高碘酸钠对上述棉织物在避光条件下进行轻度氧化，去离子水反复清洗，真空烘干后，常温下置于1
‑
100g/L硝酸银中30
‑
60min，取出后真空烘干，接下来浸渍在改性Ti3C2T
x
/TiO2分散液中进行浸轧整理，两浸两轧，控制轧余率100％，80℃烘干2min，120℃定型5min，最终制备得到耐久超疏水棉织物。2.根据权利要求1所述的一种耐久超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，所述Ti3C2T
x
/TiO2的制备方法为：(1)将HCl缓慢倒入聚四氟乙烯烧杯中，加入2g的LiF，常温下400rpm磁力搅拌30min，以完全溶解LiF；随后将2g的Ti3AlC2粉末缓慢加入到蚀刻溶液中，室温下磁力搅拌24h；待反应结束后，使用去离子水清洗数次，3500rpm离心，直至pH值≥6；然后将黑色沉淀物重新分散到1:1水/乙醇混合溶剂中，10000rpm离心10min；使用去离子水洗涤所得沉淀物，3500rpm继续离心数次后，收集上清液，通过离心和冷冻干燥，得到单层Ti3C2T
x
粉末；(2)将所述单层Ti3C2T
x
粉末放入管式炉中，氩气氛围中60℃持续干燥24h，然后以一定的升温速率升温到500℃
‑
600℃，保温2h，冷却至室温，得到Ti3C2T
x
/TiO2纳米复合材料。3.根据权利要求2所述的一种耐久超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，所述HCl为9mol/L体积40mL。4.根据权利要求2所述的一种耐久超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张露，赵兵，黄紫娟，包丽，丁龙凤，王晓雨，潘晨露，许荣荣，童丹丹，
申请(专利权)人：苏州经贸职业技术学院，
类型：发明
国别省市：