[发明专利]一种超疏水微球及其制备方法与由该微球制备的超疏水织物

说明书

本发明公开了一种超疏水微球及其制备方法与由该微球制备的超疏水织物，以含氟聚丙烯酸酯‑嵌段‑聚（ω‑己内酯）两嵌段型聚合物为原料，配制高分子溶液作为喷涂原液，通过静电喷射法直接将微球喷涂至织物表面，制得双面或单面涂层织物。由于喷涂材料为嵌段共聚物，且使用了分子量很高的聚（ω‑己内酯）（PCL）作为嵌段之一，在干燥过程中PCL很快形成外层固化层；同时，另一嵌段含氟聚丙烯酸酯具有较低的分子量，可向材料内部迁移，由此形成表面凹陷、粗糙度高、比表面积大的微球粒子，微球粒子在织物表面附着后经粘合形成涂层，提供超疏水织物。本发明提供的超疏水织物透气性好，制备方法工艺简便，可控性强，适合工业化生产和推广应用。

技术领域

本发明涉及一种超疏水微球及其制备方法与由该微球制备的超疏水织物，利用含氟聚丙烯酸酯-嵌段-聚（ω-己内酯）共聚物为涂层材料，通过静电喷射法直接将高分子微球喷涂至织物表面，并以静电植绒胶固着，得到超疏水织物；属于纺织品加工领域。

背景技术

含氟聚丙烯酸酯是侧基由含氟烷基取代的丙烯酸酯聚合物，其中的取代基氟烷基赋予了材料以低表面能，同时，这类聚合物保留了丙烯酸酯聚合物成膜性好、耐酸碱性好、耐热稳定等优点，因此被广泛应用于材料表面处理。

据统计，目前用作纺织品拒水、拒油和防污后整理的纺织助剂，绝大部分属于含氟聚丙烯酸酯乳液，系以含氟丙烯酸酯为单体，通过自由基乳液聚合制得。由于采用了传统的经典乳液聚合，具有制备工艺简便、原材料易得，工艺性能稳定等优势。目前国内三防整理剂主要由日本大金和美国3M公司所生产，这类整理剂在处理织物过程中，一般可通过浸轧-高温焙烘在纤维表面形成拒水防护膜。对于所形成防护膜的表面形貌结构研究众多，不外乎为形成了完整、光滑的保护层。因此，这类助剂提供防水功能主要决定于防护膜层的化学结构，只有防护层中氟烷基足够多、氟烷基链足够长，才能起到良好的拒水拒油效果。

除了材料的化学组成成份，其表面微观形貌对其润湿性能的影响同样重要。众所周知，材料表面的化学组成为拒水功能提供本质条件，其表面微观形貌有助于由疏水表面转变为拒水、甚至是超疏水表面。例如，通过设计材料表面的微细结构，使疏水表面对水接触角超过150°，从而获得超疏水性能。此时，水滴在材料表面很容易滚动，表现出“荷叶效应”。

在许多领域中，材料表面的润湿性能对其应用有着重要的影响。而材料的组成成份和表面微观形貌又是影响其润湿性能的两个主要因素。

当材料表面对水接触角超过150°时，就获得了超疏水性能。此时，水滴在材料表面很容易滚动，表现出“荷叶效应”；污垢灰尘则很容易清理表现出自清洁能力，此类材料的制备及表面性能研究在工业和学术上都获得了广泛的关注，应用领域则集中在防污纺织面料、自清洁涂层和油水分离膜等。

表面具有微纳结构的材料，有着很高的粗糙度，后者对材料表面润湿性能又会产生重要的影响。目前，许多研究已经通过制备具有微纳结构的材料来获得超疏水表面。聚合物或者无机材料球形颗粒涂层是获得表面粗糙度的常用方法；然而，仅仅表面粗糙尚不足以获得超疏水性能，还需要采用含氟材料等涂覆以进一步降低表面自由能。综合粗糙表面与低表面能方可获得超疏水性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超疏水织物及其制备方法，以含氟材料为静电喷涂原液，控制喷射工艺以高分子微球涂覆织物，最后将微球以静电植绒胶固着在纤维表面。利用含氟聚合物在形成微球时提供的微-纳结构和高粗糙度，产生优越的拒水功能，赋予织物超疏水功能。

由于静电喷涂原液中的含氟聚丙烯酸酯-嵌段-聚（ω-己内酯）共聚物中主要嵌段为分子量很高的聚（ω-己内酯）（PCL），其在静电喷射时可快速干燥固化形成球型外壳。外壳形成后，具有较低分子量的含氟聚丙烯酸酯嵌段尚未凝固，由于其具有低极性、与PCL本质不相容，因此，两种嵌段通过微观相分离在微球表面形成高粗糙度的结构。由于涂层材料为含氟高分子材料，所制得的微球涂层具有超疏水性。

本发明所采用的制备方法包括以下步骤：