[发明专利]一种聚丙烯腈纤维疏水处理剂及其制备方法

说明书

本发明为一种聚丙烯腈纤维疏水处理剂及其制备方法，该处理剂中各物质的质量百分比为：能与水互溶的磷酸改性双酚A环氧树脂0.4％‑1.0％；聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂0.1％‑0.20％；含氟表面活性剂0.05％‑0.20％；氧化石墨烯0.02％‑0.08％，余量是水。该处理剂不需要添加挥发性有机溶剂，环境友好，工艺过程简单，根据需要使用本发明技术可以制得具有不同程度疏水性能的疏水聚丙烯腈纤维。

技术领域

本发明涉及高分子合成及纤维表面处理技术，主要适用于聚丙烯腈纤维表面疏水改性。

背景技术

浸润性指当一液滴存在于一固体表面时，如果液滴在固体表面上迅速铺展开来，即称此固体表面有良好的浸润性，与之相反，液滴在一固体表面无法迅速铺展，较长时间内仍以一液滴形式存在于固体表面，则表示此固体表面浸润性较差，当液滴为水滴时，则可称固体表面拥有疏水特性。固体表面浸润性主要取决于固体表面的化学构成和微观结构两种因素，通常采用接触角测试来表征固体表面的浸润性能。通过对自然界的疏水表面研究可知，引入低表面能物质与构建固体表面微观粗糙结构是制备疏水表面的关键，因此目前现行技术构造超疏水表面的方案均是围绕这两种思路而设计的。

浸涂法是材料超水改性的常用方法之一，浸涂法通常是将低表面能物质配成水溶液或经有机溶剂分散成溶液，而后将待改性材料在配置好的溶液中浸泡一段时间，因物质之间存在范德华力作用，低表面能物质会均匀的铺展到材料表面，最后除去溶剂即获得疏水材料。Cohen课题组采用了全氟辛基乙基多面体低聚倍半硅氧烷(F-POSS)与氟橡胶(BR9151)配制成10mg/L的溶液，然后使用浸涂法对纤维织物进行超疏水化处理。氟橡胶可以防止F-POSS的结晶，进而得到更柔韧的涂层。当在表面构建了一定的粗糙结构时，但因材料表面涂层的化学性质不足以达到超疏水效果时，往往需要二次浸涂低表面能的物质才能进一步增大表面的疏水性，该技术需要两道处理工序，制备方法较为繁琐。Ding课题组先利用50-100nm的二氧化硅纳米粒子和环氧类油漆构造出微米－纳米复合的粗糙结构，然后再在粗糙表面上浸涂一层低表面能的端氨基聚二甲基硅氧垸对环氧基进行反应交联，最后的超疏水表面水接触角达到了167.8°，该项技术能取得较好的疏水性能，但需要使用挥发性有机溶剂作为分散介质，对环境生态有一定影响。

针对以上现行技术的不足点，本发明采用了粘结性好的水溶性环氧树脂构造粗糙表面，结合牢度高不易脱落，耐用性好；制得的改性环氧树脂以水为分散介质，不使用有机溶剂，对环境友好；非离子表面活性剂与含氟表面活性剂也以水为分散介质，对环境友好。含氟组分能有效改变材料表面的润湿状态，在本发明技术配制的改性水性环氧树脂溶液中加入适量的含氟表面活性剂后只需浸涂和烘干就可在纤维表面成膜并极大的提高纤维表面的接触角，引入方法简单有效；氧化石墨烯具有较的高强度和韧性以及优良的界面性能，可在水中均匀稳定分散，与改性水性环氧树脂和含氟表面活性剂复配的助剂共混后，通过一步浸涂法引入纤维表面，处理工艺简单，可使纤维表面粗糙度和疏水性能具有较大幅度提高，能得到具有较好的耐用性疏水性能优良的聚丙烯腈疏水纤维。同时，水性环氧树脂、含氟表面活性剂与氧化石墨烯等关键原料单体可根据处理对象的性能要求灵活选配，具有应用范围广及生产成本灵活可控的优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种聚丙烯腈纤维疏水处理剂及其制备方法，该处理剂不需要添加挥发性有机溶剂，环境友好，工艺过程简单，根据需要使用本发明技术可以制得具有不同程度疏水性能的疏水聚丙烯腈纤维。

本发明解决该技术问题采用的技术方案是：

一种聚丙烯腈纤维疏水处理剂，其特征在于，该处理剂中各物质的质量百分比为：能与水互溶的磷酸改性双酚A环氧树脂0.4％-1.0％；聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂0.1％-0.20％；含氟表面活性剂0.05％-0.20％；氧化石墨烯0.02％-0.08％，余量是水。

所述氧化石墨烯为氧化石墨烯薄片，薄片的片径为0.5-5μm，厚度为0.8-1.2nm。