[发明专利]一种具有超疏水表面的耐久纤维素纤维织物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纺织品功能整理领域，尤其是涉及一种具有超疏水表面的耐久纤维素纤维织物的制备方法。

背景技术

人们制造超疏水表面的想法最初来源于表现出自清洁性的荷叶表面、昆虫翅膀等自然现象的启发，通过对荷叶表面微观结构的研究，发现微纳米粗糙结构和低表面能物质的存在是产生超疏水表面的两个必要条件，缺一不可。一般来说，超疏水表面可以通过在疏水性表面构建粗糙的结构或者在粗糙表面用低表面能化合物进行修饰或改性而制备得到，当固体表面与水的接触角大于150°且不易被润湿时，我们就称其为超疏水表面。然而，通常制备的超疏水表面耐久性能较差，因而制备出耐久性超疏水表面，具有重要的经济效益和社会效应。耐久性超疏水表面是指在使用过程中受到各种外界物理化学作用条件下仍保持一定的超疏水性能的界面。现有研究表明，提高超疏水表面耐久性主要有两种途径：一是提高表面的机械稳定性和抗油污性，即在使用前提高其抵御外界物理化学作用的能力，降低摩擦或污染对其超疏水性能的影响；二是制备具有自修复性的超疏水界面，即表面的超疏水能力因外界作用而遭到破坏的情况下，能够自我修复或经过简单处理后表面就能逐步恢复超疏水性能。随着纳米材料在纺织领域的应用，具有优异的特性和优良化学稳定性的纳米SiO₂成为构造表面粗糙结构的不二选择，通过无机纳米SiO₂和有机物质的协同作用是制备超疏水表面的一个重要途径和方法。

纳米SiO₂因其优异的性能在构筑织物表面粗糙结构上获得了广泛的应用，但纳米SiO₂本身容易团聚，分散稳定性差，对纤维亲和力不足，难以固着在纤维表面。将纳米SiO₂处理到织物上，经浸轧烘干后通过物理吸附固着在织物表面，与织物的结合牢度差，经过多次水洗后，由于微观纳米粒子粗糙结构的破坏和低表面能物质的损耗，织物的疏水性能会大幅降低，织物也因此丧失了超疏水能力。因此，对纳米SiO₂粒子进行表面改性，解决纳米粒子的团聚问题，改善分散稳定性，适当引入某些特殊官能团，并对织物进行改性，使纳米粒子与织物间以共价键牢固结合，提高无机纳米SiO₂与织物间的结合牢度，探索工艺简单、成本低廉、绿色环保安全的方法，制备出具有较高耐洗牢度的超疏水纺织品，对于提高纺织产品的附加值具有重要意义。

近年来制备耐久性超疏水表面取得了一些进展。庄伟采用溶胶-凝胶法,以水为溶剂，氨水为催化剂，甲基三甲氧基硅烷为前驱体，三甲氧基硅烷为添加剂，在表面活性剂存在的条件下制备了改性纳米SiO₂水溶胶,并将其整理到棉织物上，获得了接触角达到152.1°，滚动角为8°，沾水等级为100的超疏水棉织物，但多次皂洗后，织物的沾水等级明显降低，疏水效果不持久。公开号为CN102409527A的中国专利中，将预先清洗好的涤纶织物浸渍在准备好的单体溶液中2-5min，然后将浸渍后的附有单体的涤纶置于外电极式常压等离子体反应室中，通入1.2-2.0L/min流量的Ar，控制电压于95-115V之间；处理时间60s-240s。获得具有一定耐久的超疏水织物，该方法需要对织物进行等离子体处理，不利于构建均匀的粗糙表面，多次皂洗后粗糙表面容易被破坏，疏水效果不够持久，且设备要求高，不利于产业化生产。

综上所述，尽管目前已有报导耐久性超疏水表面的制备方法，但从经济性、实用性和环保性角度来看，仍然存在着很多的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种突破了以往超疏水纺织品耐久性差的方法，制备得到具有超疏水表面的耐久纤维素纤维织物；分别对溶胶和纤维素纤维织物进行改性，将活性基团(氨基、环氧基、羧基等)引入纳米SiO₂和纤维表面，采用简单的一步法整理，通过纤维表面活性基团与改性SiO₂表面的交联作用，增强织物与无机纳米SiO₂间的结合力，提高改性溶胶与改性纤维素纤维织物表面的共价键结合牢度，最终获得具有一定耐洗性的无氟纤维素纤维织物超疏水界面。且这种耐久性纤维素纤维织物超疏水表面的制备方法经济环保，有利于工业化生产。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有超疏水表面的耐久纤维素纤维织物的制备方法，采用以下步骤：

a.改性SiO₂复合溶胶的制备

(1)将硅源与硅烷偶联剂混合，充分搅拌均匀，得到均相的透明溶液；