一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法技术

本发明专利技术公开一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法，包括如下步骤：将PDMS和双酚A型环氧树脂加入到无水乙醇中，得到PDMS和双酚A型环氧树脂溶液；将纳米颗粒和3

【技术实现步骤摘要】
一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法


[0001]本专利技术涉及超疏水材料
，尤其涉及一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法。

技术介绍

[0002]受荷叶、北极熊毛、三叶草和企鹅等自然界生物的启发，具有150
°
以上水接触角(WCA)和10
°
以下滑动角(SA)的超疏水表面因其自身特性在自清洁、防结冰、减阻、油水分离、金属腐蚀保护和可穿戴设备等界面应用中发挥着重要作用。随着超疏水和防冰材料研究的深入开展，发现荷叶仿生疏水涂层表面是一种有效的疏冰材料表面，具有更长的延迟冻结时间和更低的冰附着强度。现有的纺织品很容易被水润湿，同时在寒冷的环境中也很容易结冰，使衣服失去了保暖的功能。因此，在极端天气条件下，为户外服装开发一种具有超疏水和防冰功能的强大纺织品具有重要意义。然而，制成的织物表面含氟等有毒元素，工艺复杂，制备过程中有害气体的产生，以及耐用性，都阻碍了超疏水防冰织物的发展。
[0003]综上所述，目前通过浸涂、气相沉积等方法制造超疏水织物的方法，制备的超疏水织物存在以下不足：
[0004](1)制备工艺复杂。
[0005](2)耐用性不足。
[0006](3)含有氟等有毒元素。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法，该方法工艺简单，耐用性好，不含有氟等有毒元素，便于生产，并且使用寿命长。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0009]一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法，包括如下步骤：
[0010]将PDMS和双酚A型环氧树脂加入到无水乙醇中，得到PDMS和双酚A型环氧树脂溶液；
[0011]将纳米颗粒和3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入到无水乙醇中，分散均匀，得到纳米二氧化硅混合液；
[0012]将PDMS和双酚A型环氧树脂溶液以及纳米二氧化硅混合液混合，超声波分散均匀，得到喷剂；将喷剂喷在织物上，烘干，得到高鲁棒性超疏水防冰织物。
[0013]进一步的，双酚A型环氧树脂为双酚A二缩水甘油醚。
[0014]进一步的，PDMS和双酚A型环氧树脂溶液中PDMS和双酚A型环氧树脂为饱和状态。
[0015]进一步的，纳米颗粒为纳米二氧化硅。
[0016]进一步的，纳米二氧化硅混合液中纳米二氧化硅的质量分数为2
‑
4％。
[0017]进一步的，3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为16％。
[0018]进一步的，喷剂中纳米二氧化硅的质量浓度0.5
‑
3％。
[0019]进一步的，超声波分散时间为30min
‑
60min。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0021]本专利技术使用3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷作为交联剂，将双酚A型环氧树脂与聚二甲基硅氧烷交联，不含任何氟元素，并形成低表面能，并引入纳米二氧化硅在纤维表面构建微乳头结构。该微乳头结构使超疏水织物的接触角高达162
°
具有超疏水性能。由于液滴在超疏水表面上会产生更少的异质成核，并且由于与冷表面的接触面积更小，减少了传热速度，因此超疏水织物表面具有显著的防冰性能。由于双酚A型环氧树脂和3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷的作用，喷剂液体固化后形成的涂层与织物之间形成了牢固的分子桥，提高了涂层与织物的纤维之间的附着力。由于涂层对于基底强大的粘附力，以及PDMS作为软段进行缓冲冲击与作为减摩层，即使使用320mesh的砂纸磨损1200次后，仍能保持150
°
以上的接触角(超疏水)。经过其他极端物理和化学环境的测试如(刀刮、酸腐蚀)，表面仍然表现出出色的疏水性。本专利技术的整个制备过程只使用了四种试剂，制备过程使用两步法，解决了现有超疏水织物制备工艺复杂的难题。并且，这种涂层可以很容易地通过两步喷涂干燥法接枝到服装和纸张上。更重要的是，这种超疏水表面具有明显的防结冰和自洁性能。因此，这种高鲁棒性超疏水防冰织物喷剂及其制备方法，在实际生活中具有良好的运用场景。本专利技术制备流程简单，仅仅利用喷涂干燥两步法，成本低廉。本专利技术制备过程安全，无危险气体产生，成分不含氟元素，绿色环保。本专利技术制备的涂层坚固耐磨，具有良好的物理化学稳定性。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0023]其中，
[0024]图1为本专利技术实施例中未处理得棉麻混纺织物的表面SEM图；
[0025]图2为本专利技术实施例中制备的一种用于超疏水防冰织物的表面SEM图；
[0026]图3为本专利技术实施例中超疏水防冰织物的接触角图；
[0027]图4为本专利技术实施例中超疏水防冰织物的傅里叶红外光谱图；
[0028]图5为本专利技术原始织物的原子力显微镜三维形貌图；
[0029]图6实施例中超疏水防冰织物的原子力显微镜三维形貌图；
[0030]图7为本专利技术实施例中超疏水防冰织物的经过磨损测试后的接触角变化图；
[0031]图8为本专利技术实施例中超疏水防冰织物的经过极端化学测试后的接触角数据图；
[0032]图9为本专利技术实施例中超疏水防冰织物的经过紫外线照射测试后的接触角变化图；
[0033]图10为本专利技术实施例中超疏水防冰织物冰延迟时间数据图；其中，(a)液滴在原始织物结冰时间为64s，(b)液滴在超疏水防冰织物结冰时间为1483s
[0034]图11为本专利技术实施例中超疏水防冰织物与原始织物自清洁对图；其中，(a)为冲洗前，(b)为冲洗中，(c)冲洗后，(d)为冲洗前，(e)为冲洗中，(f)为冲洗后。
[0035]图12为本专利技术实施例中超疏水防冰织物定性机械测试和疏水效果图；其中，(a)为洗刷，(b)为刀刮，(c)为3M胶布剥离，(d)为锤子冲击，(e)为洗刷后布料的疏水效果，(f)为刀刮布料后的疏水效果，(g)为3M胶布剥离后布料的疏水效果，(h)为锤子冲击后布料的疏水效果。
[0036]图13为本专利技术实施例中原始织物结冰图；其中，(a)为织物一面被液体润湿，(b)为另一面大面积结冰。
[0037]图14为本专利技术实施例中超疏水防冰织物冰结冰图；其中，(a)为织物一面液体不润湿，(b)为织物另一面几乎不结冰。
[0038]图15为本专利技术超疏水防冰喷剂喷涂在帽子上经过干燥后，与原始帽子的疏水效果对比图；其中，(a)为原始帽子被倒液体前，(b)为原始帽子被倒液体中，(c)为原始帽子被倒液体后，(d)为喷剂喷涂后的帽子被倒液体前，(e)为喷剂喷涂后的帽子被倒液体中，(f)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将PDMS和双酚A型环氧树脂加入到无水乙醇中，得到PDMS和双酚A型环氧树脂溶液；将纳米颗粒和3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入到无水乙醇中，分散均匀，得到纳米二氧化硅混合液；将PDMS和双酚A型环氧树脂溶液以及纳米二氧化硅混合液混合，超声波分散均匀，得到喷剂；将喷剂喷在织物上，烘干，得到高鲁棒性超疏水防冰织物。2.根据权利要求1所述的一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法，其特征在于，双酚A型环氧树脂为双酚A二缩水甘油醚。3.根据权利要求1所述的一种高鲁棒性超疏水防冰织物的制备方法，其特征在于，PDMS和双酚A型环氧树脂溶液中PDMS和双酚A型环氧树脂为饱和状态。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦立果，吴宇浩，马泽宇，夏文涛，董光能，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：