CN102277720A - 一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，包括：(1)将含铝化合物加入到水中，然后调节pH值为3.5～4.1，再加热回流，得到纳米氧化铝溶胶；(2)采用浸轧或浸渍的方法将上述的纳米氧化铝溶胶整理到织物上；(3)将硬脂酸盐、水解催化剂、水与醇混合，调节pH值6.0～8.0，得到拒水剂；(4)用上述的拒水剂对步骤(2)中所得到的织物进行浸轧或浸渍，最后烘干即可。本发明的方法简单，原料来源广泛，成本低廉，易于实现产业化；本发明的所得处理后的织物疏水性能优良，制备得到的织物接触角大于150°，具有超疏水性能。

Description

一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法
技术领域
本发明属于疏水织物的制备领域，特别涉及一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法。
背景技术
由于水滴在超疏水表面(接触角大于150度)上很难稳定地停留，与水滴有关的如材料表面的污染、积雪、氧化、电流的传导以及流体的粘滞等可以被有效遏制，因此超疏水功能纺织品以其独特的自清洁、抗污染等性能，可广泛应用于医护人员用装、防雨/雪服、帐篷、军用作战服等方面，日益受到了人们的青睐，具有巨大的潜在市场。
超疏水棉织物的研究多利用氟化物或者硅化物等具有低表面能的物质对棉织物进行整理达到疏水目的。然而，全氟辛酸(PFOA)和全氟辛酸盐(PFOS)是潜在的致癌物质，对人体健康有潜在的危害，并且在整理中和整理后释放氟化合物，对环境也不利。因此，寻找含氟整理剂的取代物并采用新颖的整理技术正在成为疏水整理的研究热点之一。同时，粗糙表面也是构建超疏水表面的一个非常重要的因素。
氧化铝薄膜具有机械强度高、耐磨以及透光性好等优良的物理性能，和织物等基材具有很强的结合力，是一种很有前途的透明涂层。在具有特殊结构和表面粗糙度的氧化铝薄膜表面涂覆一层具有低表面能化学成分的疏水集团，将二者结合起来可以很好的实现薄膜的疏水特性。铝皂法就是将石蜡、硬脂酸铝皂等配制成乳浊液处理织物，使铝皂和石蜡沉积于纤维上，从而起到疏水的效果。铝皂疏水剂虽然成本低，符合环保要求，但由于组成以及工艺的原因，铝皂法不具备超疏水效果。如何对铝皂疏水的整理方法进行改进，提出一种低成本、高效绿色的超疏水整理工艺，成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，该方法简单，原料来源广泛，成本低廉，易于实现产业化；本发明的所得处理后的织物疏水性能优良，制备得到的织物接触角大于150°，具有超疏水性能。
本发明的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，包括：
(1)按质量百分比0.6～10％将含铝化合物加入到水中，然后滴加无机酸，调节pH值为3.5～4.1，再加热回流，得到浓度为0.3～3.0％的纳米氧化铝溶胶；
(2)将织物在上述的纳米氧化铝溶胶中二浸二轧，带液率为70～80％，60～80℃预烘；
或将织物在浴比为10∶1～25∶1的纳米氧化铝溶胶中浸渍10分钟～1小时，60～80℃预烘；
(3)将室温下不溶于水的硬脂酸盐、水解催化剂、水和醇按照质量比为1∶1～4∶10～30∶1～5混合，调节pH值为6.0～8.0，室温下搅拌0.5～2小时，得到拒水剂；
(4)将步骤(2)中得到的织物在上述拒水剂中二浸二轧，使其带液率70～100％，60～80℃预烘，最后120℃～170℃焙烘，即可；
或将步骤(2)中得到的织物在浴比为10∶1～25∶1的上述拒水剂中浸渍10分钟～1小时，60～80℃预烘，最后120℃～170℃焙烘，即可。
步骤(1)中所述的含铝化合物为氢氧化铝、三乙醇铝、异丙醇铝、仲丁醇铝中的一种。
步骤(1)中所述的无机酸为硝酸、盐酸中的一种，无机酸的优选质量浓度为0.5～2％。
步骤(1)中所述的加热回流为在直接加热回流3～8小时或者微波加热回流20～60分钟。
步骤(2)中所述的织物为棉、毛、麻、涤纶、黏胶或尼龙织物。
步骤(3)中所述的室温下不溶于水的硬脂酸盐为硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡、双硬脂酸铝、三硬脂酸铝中的一种，其中优选硬脂酸镁。
步骤(3)中所述的水解催化剂为硝酸、盐酸、硫酸、醋酸、草酸、丙二酸、柠檬酸、苹果酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
布骤(3)中所述的醇为可与水互溶的乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇或者丙三醇中的一种。
本发明的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，采用浸轧或浸渍的方法将使用溶胶-凝胶技术制备得到的纳米氧化铝溶胶整理到织物上，之后采用便宜易得的硬脂酸盐水解得到的疏水剂对织物进行疏水整理，可以赋予织物优异、持久的疏水性能。该整理技术对织物的手感、白度、毛效以及物理机械性能的影响很小，整理过程中工艺简单，污染小，成本低廉。
本发明的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，通过改变整理剂的制备方法和和整理剂的处理顺序，首先以氢氧化铝为原料制备氧化铝溶胶并在织物上形成粗糙表面，采用该方法制得的改性氧化铝薄膜具有很好的透光性，不影响织物原有的色光。
本方法中使用的硬脂酸盐价格低廉，无毒，无味，不可燃，性质稳定，不会自身聚合。硬脂酸镁在催化剂作用下水解可生成硬脂酸和相应的盐，在整理过程中起到改造粗糙表面构造以及润湿性的双重作用：其中生成相应的盐可进一步改善纳米尺寸结构的氧化铝粗糙表面，而生成的硬脂酸则具有低表面能，对修饰表面依赖性性小，是传统铝皂法中主要的疏水剂，可与氧化铝粗糙表面一起在织物上构建超疏水表面，从而赋予织物超疏水性能，得到了与传统的铝皂法不同的超疏水效果。
同时，硬脂酸盐的特殊结构决定了它具有熔点高等特点，具有分散性、抗水性、填充性、均质性、相容性，可以作为塑料橡胶等有机材料以及镁粉等无机材料的阻燃剂，通过对表面进行改性，从而实现阻燃。在本方法中，利用氧化铝与镁、锌、铝盐等的协同作用使得整理织物还具有较好的抗紫外和阻燃性能。
使用硬脂酸盐为拒水剂的主要原料，为简化超疏水织物的整理工艺提供了有益的借鉴，也可以为客户提供具有革新意义的后整理和涂层产品。硬脂酸盐还具有对环境无污染的优势。
有益效果
(1)本发明的方法简单，原料来源广泛，成本低廉，易于实现产业化；
(2)本发明中用于制备氧化铝溶胶以及疏水剂的物质都是来源广泛的工业生产品，整理过程中所使用的整理剂均无毒副作用，服用过程亦无有害物质放出，环保，安全；
(3)本发明的所得处理后的织物疏水性能优良，制备得到的织物接触角大于150°，具有超疏水性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将4g工业级氢氧化铝加入到55ml蒸馏水中，在不断搅拌下滴加质量浓度为0.8％的硝酸，调节其pH值为3.9，然后微波加热回流30分钟，得到透明的纳米氧化铝溶胶；
(2)将棉纱卡(20s×16s，128×60)在纳米氧化铝溶胶中二浸二轧，带液率85％，然后在80℃下预烘4分钟；
(3)室温下将硬脂酸镁、硝酸、水与乙醇混合，调节pH值6.8，室温下搅拌1小时，得到拒水剂；其中硬脂酸镁、硝酸、水和乙醇的质量比为1∶1.4∶20∶5；
(4)将纳米氧化铝整理的棉织物在浴比为25∶1的拒水剂中浸渍1小时，晾干后80℃预烘4分钟，170℃下焙烘2分钟，得到超疏水棉织物。
参照AATCC Test Method 22-2005《纺织品疏水性能测试：喷淋测试》，对整理织物进行疏水性能测试，具体如下结果：
表1各洗涤次数下实施例1所得的超疏水棉织物的接触角
  洗涤次数(次)   0   5
  接触角(°)   150   128
实施例2
(1)将8.2g异丙醇铝加入到60ml蒸馏水中，在不断搅拌下滴加质量浓度为1.8％的盐酸，调其pH为4.0，然后直接加热回流4小时，得到透明的纳米氧化铝溶胶；
(2)将涤纶在纳米氧化铝溶胶中浸渍1小时，然后在80℃下预烘4分钟；
(3)室温下将硬脂酸锌、氨水、水和异丙醇混合，调节pH值7.0左右，室温下搅拌1小时，得到拒水剂；其中硬脂酸锌、氨水、水和异丙醇的质量比为1∶1.5∶25∶2；
(4)将纳米氧化铝整理的绦纶织物在拒水剂中二浸二轧，带液率95％，晾干后80℃下预烘4分钟，170℃下焙烘2分钟，得到超疏水涤纶织物。
参照AATCC Test Method 22-2005《纺织品疏水性能测试：喷淋测试》，对整理织物进行疏水性能测试，具体如下结果：
表2各洗涤次数下实施例2所得的超疏水涤纶织物的接触角
  洗涤次数(次)   0   5
  接触角(°)   154   135

Claims (9)

1.一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，包括：
(1)按质量百分比0.6～10％将含铝化合物加入到水中，然后滴加无机酸，调节pH值为3.5～4.1，再加热回流，得到浓度为0.3～3.0％的纳米氧化铝溶胶；
(2)将织物在上述的纳米氧化铝溶胶中二浸二轧，带液率为70～80％，60～80℃预烘；
或将织物在浴比为10∶1～25∶1的上述的纳米氧化铝溶胶中浸渍10分钟～1小时，60～80℃预烘；
(3)将室温下不溶于水的硬脂酸盐、水解催化剂、水和醇按照质量比为1∶1～4∶10～30∶1～5混合，调节pH值为6.0～8.0，室温下搅拌0.5～2小时，得到拒水剂；
(4)将步骤(2)中得到的织物在上述拒水剂中二浸二轧，使其带液率70～100％，60～80℃预烘，最后120℃～170℃焙烘，即可；
或将步骤(2)中得到的织物在浴比为10∶1～25∶1的上述拒水剂中浸渍10分钟～1小时，60～80℃预烘，最后120℃～170℃焙烘，即可。
2.根据权利要求1所述的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的含铝化合物为氢氧化铝、三乙醇铝、异丙醇铝、仲丁醇铝中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的无机酸为硝酸、盐酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，其特征在于：无机酸的质量浓度为0.5～2％。
5.根据权利要求1所述的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的加热回流为直接加热回流3～8小时或者微波加热回流20～60分钟。
6.根据权利要求1所述的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的织物为棉、毛、麻、涤纶、黏胶或尼龙织物。
7.根据权利要求1所述的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，其特征在于：步骤(3)中所述的室温下不溶于水的硬脂酸盐为硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡、双硬脂酸铝、三硬脂酸铝中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，其特征在于：步骤(3)中所述的水解催化剂为硝酸、盐酸、硫酸、醋酸、草酸、丙二酸、柠檬酸、苹果酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种改性纳米氧化铝超疏水织物的整理方法，其特征在于：步骤(3)中所述的醇为可与水互溶的乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇或者丙三醇中的一种。
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