[发明专利]一种生物基阻燃型超疏水纺织物材料的制备方法

说明书

本发明受自然界中超疏水现象的启发，采用生物基阻燃剂和低表面能修饰剂，通过简单的浸泡过程，制备具有工艺简单、环境友好、无毒无害和廉价等特点的多功能生物基阻燃型超疏水纺织物材料。改性纺织物的水静态接触角为154°，滚动角为5°，具有自清洁能力和油水分离能力，其油水分离分离效率高达99%±1%。此外，纺织物具有优异的阻燃性能，不易点燃，不会传播热和能量。除此之外，所制备的纺织物经久耐用，分别经过15次砂纸循环摩擦和7次氧等离子体刻蚀‑修复循环后纺织物的水静态接触角依然大于150°。本发明所制备的多功能生物基阻燃型超疏水纺织物材料具有成本低、方法简单、绿色环保等显著优点，为解决日常生活中对纺织物的安全需求和功能需求开辟了新思路。

技术领域

本发明涉及环境保护和资源循环技术领域，具体涉及一种生物基阻燃型超疏水纺织物材料的制备方法。

背景技术

纺织物是我们日常生活中必备且消耗量巨大的必需物资。然而，生活中大部分火灾也是由家用纺织品和服装快速燃烧引起的，造成了全球巨大的经济损失和人员伤亡。所以，对纺织物进行阻燃处理以消除火灾隐患并达到安全要求已经迫在眉睫。

此外，随着生活水平的不断提升，人们对纺织物的功能需求也更加多样化。除了赋予纺织物阻燃性能外，纺织物的自清洁性能和油水分离等功能也同样备受关注。针对纺织物的表面功能性问题，人们通过仿照荷叶超润湿表面的形态和结构，设计制备了具有低表面能和微米-纳米粗糙结构的超疏水纺织物表面。然而，传统的阻燃型超疏水纺织物材料的设计普遍存在两个关键瓶颈问题：1、传统的阻燃剂通常含有卤族元素，虽然其阻燃效果优异，但是卤族元素对环境和人体都危害严重；2、低表面能修饰剂普遍采用含氟元素的高毒性的物质，不但成本高，而且对环境和生态造成严重威胁。在对纺织物进行功能化处理的过程中，很少人同时采用生物基阻燃剂和无卤修饰剂制备生物基阻燃型超疏水纺织物材料。

本发明针对以上两个问题，设计制备一种生物基阻燃超疏水纺织物材料。生物基膨胀阻燃体系的引入，不但阻燃效果好，而且对环境和人体不造成污染和伤害；无氟修饰剂的使用，降低传统超疏水纺织物的成本，同时打破含氟高毒性物质对于纺织物应用场合的限制。除此之外，本专利所涉及的层-层沉积技术不依赖大型设备，方法简单，容易实施和操作。本发明的实施，不但可以实现具有低成本、环境友好和高效率的阻燃纺织物材料的制备，而且赋予纺织物以自清洁和油水分离等多功能性，进而为绿色高效阻燃型超疏水纺织物的生产和应用提供了实验基础和理论依据。

发明内容

本发明旨在解决传统阻燃型超疏水纺织物制备过程中存在的关键问题，采用无卤环保生物基阻燃体系和无氟低表面能修饰剂，借助简单易行的多步层-层沉积技术，进而制备具有工艺简单、环境友好、无毒无害、廉价和高效特性的阻燃型超疏水纺织物材料。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种生物基阻燃型超疏水纺织物材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）纺织物的预处理：首先，将纺织物分别置于去离子水和无水乙醇中超声清洗30min，并在80 ℃真空干燥箱中进行烘干4小时，记为CF；

（2）多巴胺改性纺织物的制备：首先，在150转/分钟的机械搅拌作用下，将0.1 g多巴胺盐酸盐溶解于50 mL Tris-HCl 8.5溶液中。然后，将干净的纺织物浸泡在上述多巴胺溶液中，并在室温条件下静置反应24 h。最后，将纺织物置于80 ℃干燥箱中烘干4小时，记为P-CF；

（3）生物基阻燃型纺织物材料的制备：首先，在50 ℃恒温水浴和150搅转/分钟的条件下，将1.5 g阻燃剂和 0.5 g生物基炭源溶解于100 mL去离子水中。然后，将P@CF浸泡在上述溶液中10 min，取出纺织物，用去离子水反复冲洗3次。最后，将冲洗后的纺织物置于80 ℃真空干燥箱中烘干4小时，记为AC-P-CF；

（4）生物基阻燃型超疏水纺织物材料的制备：首先，将0.5 g低表面能修饰剂溶解在50 mL无水乙醇中，再将AC-P-CF浸泡在该溶液中10 min，浸泡完成后，在80℃真空干燥箱中烘干4小时，记为H-AC-P-CF。