CN101748596B - 一种在纺织面料上生长氧化锌超疏水纳米结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明在纺织面料上生长氧化锌超疏水纳米结构的方法，属于化学、化工领域，特别是在纺织面料上制备超疏水纳米结构的方法。其步骤如下：将氢氧化锂、锌盐和无水乙醇混合，然后通过90～100℃的水浴加热制备ZnO纳米颗粒溶胶；将纺织面料在步骤1)的溶胶中于60～80℃浸泡2～3小时，通过提拉成膜的方式在纺织面料表面上涂覆一层ZnO凝胶，再通过60～100℃的干燥则可在纺织面料表面上形成一层ZnO纳米颗粒膜；将第二步中制得的涂覆有ZnO纳米颗粒的纺织面料浸泡在由锌盐和六次甲基四胺以等摩尔比混合的水溶液中，并在80～100℃的温度下反应2～3小时。本发明方法工艺过程简单、成本低、环境友好，操作温度低于100℃，特别适合于包括纺织面料等不耐热材料的表面改性。
Description
【技术领域】：本发明属于化学、化工领域，特别是关于一种在纺织面料上制备超疏水纳米结构的方法。
【背景技术】：自从荷叶表面的多级微/纳米结构与其表面超疏水和自清洁性能的关系被发现以来，人造超疏水表面已经引起人们广泛的兴趣。迄今，在纺织面料上主要采用有机硅和含氟化合物等低表面能物质的超疏水改性方法，然而这些方法要么制备条件苛刻、需要昂贵的原料，要么使用了对环境或皮呋有潜在的危险的物质(如有机氟化物)，这大大限制了这种超疏水技术的实际应用。
【发明内容】：
本发明的目的是提供一种基于ZnO纳米棒的纺织面料的超疏水改性方法。
本发明在纺织面料上生长氧化锌超疏水纳米结构的方法，其具体步骤如下：
1)将氢氧化锂、锌盐和无水乙醇混合，然后通过90～100℃的水浴加热制备ZnO纳米颗粒溶胶；
2)将经过清洗的纺织面料在步骤1)的溶胶中于60～80℃浸泡2～3小时，通过提拉成膜的方式在纺织面料表面上涂覆一层ZnO凝胶，再通过60～100℃的干燥则可在纺织面料表面上形成一层ZnO纳米颗粒膜；
3)将第二步中制得的涂覆有ZnO纳米颗粒的纺织面料浸泡在由锌盐和六次甲基四胺以等摩尔比混合的水溶液中，并在80～100℃的温度下反应2～3小时，则在纺织面料表面形成一层由氧化锌纳米棒阵列构成的超疏水纳米结构，所得样品干燥后对水的静态接触角大于150°、滚动角小于10°，具有超疏水和防水性能。
上述步骤1)的氢氧化锂、锌盐和无水乙醇按照摩尔比1∶2-3∶20-40混合。
上述步骤2)将纺织面料浸在步骤1)的溶胶中于60～80℃浸泡2～3小时，并在纺织面料表面上涂覆一层ZnO凝胶，再通过60～100℃的干燥则可在纺织面料表面上形成一层ZnO纳米颗粒膜。
上述步骤2)和步骤3)中所说的锌盐为硝酸锌、硫酸锌、醋酸锌或氯化锌。
上述步骤3)中所说的锌盐浓度在0.1~0.5mol/L之间。
本发明的工作原理：首先通过溶胶-凝胶方法在纺织面料表面上涂覆一层ZnO凝胶膜，然后通过低温干燥凝胶膜获得ZnO纳米颗粒膜，最后再在由硝酸锌和六次甲级四胺组成的溶液中生长出氧化锌纳米棒阵列膜，所生长的氧化锌纳米棒膜阵列结构可以使纺织面料表面吸附空气并形成稳定的束缚空气层，从而可以大大地降低水滴与固体表面的有效接触，从而使纺织面料表面具有象荷叶一样的超疏水功能。
本发明的优点和积极效果：
(1)本发明所提供的基于在纺织面料表面生长一层氧化锌纳米棒的超疏水改性方法，工艺过程简单、成本低、环境友好；
(2)本发明提供的超疏水改性工艺可以在90℃以下完成，这不仅适合于纺织面料的超疏水改性，在其它不耐热材料(如皮革、木制品、塑料)的超疏水改性方面也有推广价值。
【附图说明】：
图1是在纺织面料表面生长一层氧化锌纳米棒的扫描电镜照片：放大倍数按a、b、c依次增大，d为截面图，图c中右上方的插图显示的是ZnO纳米棒的顶端；
图2是水滴在经氧化锌纳米棒超疏水改性后的纺织面料上的形貌照片。
【具体实施方式】：
实施例1
将氢氧化锂、硝酸锌和无水乙醇按照摩尔比1∶2.5∶30的比例于80℃的水浴加热下混合，再依次经过超声、抽滤得ZnO透明溶胶。将经过水和乙醇超声清洗的纺织面料浸泡在温度约为70℃的上述溶胶中2小时，然后通过提拉成膜的方式在纺织面料表面上涂覆一层ZnO凝胶，再通过80℃的干燥则可在纺织面料表面上形成一层ZnO纳米颗粒膜。将制得的涂覆有ZnO纳米颗粒的纺织面料浸泡在浓度均为0.025mol/L的硝酸锌和六次甲基四胺溶液中并在90℃水浴温度下反应2小时，生长出ZnO纳米棒阵列膜，所得样品经去离子水清洗和真空干燥后，对水的静态接触角为157°、滚动角为6°。
Claims (5)
1.一种在纺织面料上生长氧化锌超疏水纳米结构的方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
1)将氢氧化锂、锌盐和无水乙醇混合，然后通过90～～100℃的水浴加热制备ZnO纳米颗粒溶胶，氢氧化锂、锌盐和无水乙醇按照摩尔比1∶2-3∶20-40混合；
2)将经过清洗的纺织面料在步骤1)的溶胶中于60～80℃浸泡2～3小时，通过提拉成膜的方式在纺织面料表面上涂覆一层ZnO凝胶，再通过60～100℃的干燥则可在纺织面料表面上形成一层ZnO纳米颗粒膜；
3)将步骤2)制得的涂覆有ZnO纳米颗粒的纺织面料浸泡在由锌盐和六次甲基四胺以等摩尔比混合的水溶液中，并在80～100℃的温度下反应2～3小时，则在纺织面料表面形成一层由氧化锌纳米棒阵列构成的超疏水纳米结构。
2.如权利要求1所述的在纺织面料上生长氧化锌超疏水纳米结构的方法，其特征在于，步骤2)将纺织面料在步骤1)的溶胶中于60～80℃浸泡2～3小时，并在纺织面料表面上涂覆一层ZnO凝胶，再通过60～100℃的干燥则可在纺织面料表面上形成一层ZnO纳米颗粒膜。
3.如权利要求1所述的在纺织面料上生长氧化锌超疏水纳米结构的方法，其特征在于，步骤3)将步骤2)所制得的涂覆有ZnO纳米颗粒的纺织面料浸泡在由锌盐和六次甲基四胺以等摩尔比混合的水溶液中，并在80～100℃的温度下反应2～3小时。
4.如权利要求1所述的在纺织面料上生长氧化锌超疏水纳米结构的方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中所说的锌盐为硝酸锌、硫酸锌、醋酸锌或氯化锌。
5.如权利要求1所述的在纺织面料上生长氧化锌超疏水纳米结构的方法，其特征在于，步骤3)中所说的锌盐浓度在0.1～0.5mol/L之间。
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