CN102965910A - 一种超疏水涤纶纺织品的制备方法 - Google Patents

一种超疏水涤纶纺织品的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超疏水涤纶纺织品的制备方法。首先用碱处理涤纶织物，使纤维表面被碱刻蚀产生凹凸不平的坑穴，以提高纤维表面的粗糙度；然后将织物放入染缸中，加入低表面能物质，密封，在80~150℃下处理。通过这种方法制备的涤纶纺织品表面的水滴静态接触角大于150°。在该方法中对织物进行低表面能物质处理时不采用溶剂，具有环保性；另外，该方法可使低表面能物质进入纤维内部，因此制备的超疏水涤纶纺织品的超疏水性具有很好的持久性。

Description

一种超疏水涤纶纺织品的制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种功能纺织品的制备方法，特别涉及一种超疏水涤纶纺织品的制备方法。
【背景技术】
超疏水纺织品具有特殊的润湿性，即水滴在织物表面的接触角大于150°，并在其表面易于滚动。水滴在滚动过程中会将表面上沾有的污物一同带走，这就是所谓的“荷叶自清洁效应”。同时超疏水性能使得产品实现“雨后不湿，随时收放”，还避免了水对纤维基质的浸渍降解老化从而延长织物的使用寿命。超疏水纺织品在工业生产、医疗、军用产品及日常生活中具有有广泛的应用。
制备超疏水表面的关键技术有两点：（1）在表面构筑微纳粗糙结构，即提高表面的粗糙度；（2）然后对其进行低表面能处理。目前，在织物表面构筑微纳粗糙结构的方法主要有：溶胶-凝胶法(中国专利CN 102277720A)、纳米颗粒构筑法(中国专利CN102321974A)、纤维表面原位生长纳米结构法(中国专利CN101748596A)等。以上在织物表面构筑微纳粗糙结构的方法都是在纤维上引入非纤维本体的其它材料。这些材料大都数是无机纳米颗粒，与纤维的亲和力差，因此制备的超疏水织物的持久性不好。另外，在对基材进行低表面能处理时，大多数方法需要采用溶剂溶解低表面能物质，这一方面造成溶剂污染，另一方面低表面能物质只在纤维表面发生结合，因而不耐摩擦，超疏水性能持久性不好。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种具有持久超疏水性能的超疏水涤纶纺织品的制备方法，以提高纺织品的附加值和实用性，扩展其应用范围。
为达到上述目的，本发明提供了一种超疏水涤纶纺织品的制备方法，其技术方案是：首先用碱处理涤纶织物，使纤维表面被碱刻蚀产生凹凸不平的坑穴，以提高纤维表面的粗糙度，然后直接采用低表面能物质处理涤纶织物。
所述的用碱处理涤纶织物的步骤为：首先将涤纶织物在温水中润湿，再将织物浸入到浴比为40:1，氢氧化钠浓度为2-30g/L，促进剂1227浓度为0.5-4g/L的整理液中，然后在90℃下加热50min，取出织物，用去离子水充分洗涤后烘干得到碱处理后的织物；
所述的低表面能物质的分子结构中一端含有长链脂肪烃基或分子的外层连续的-CH3、-CH2-、-CF3、-CF2-非极性基团，另一端为含硅极性基团。
所述的低表面能物质有长链烷基硅烷或长链氟化烷基硅烷、长链烷基硅氧烷或长链氟化烷基硅氧烷、长链烷基氯硅烷或长链氟代烷基氯硅烷以及它们的混合物。
所述的低表面能物质为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷；
所述的直接用低表面能物质处理涤纶织物是指在采用低表面能物质处理涤纶织物时不加入任何溶剂；
所述的用低表面能物质处理涤纶织物的步骤为：在没有溶剂存在的条件下，将涤纶织物放入染缸中，加入对织物重0.5%~30%的低表面能物质，密封，在80~150℃下处理0.5~2h。取出织物，在150~70℃下烘0.5~2h。
按本发明的制备方法制成的超疏水涤纶纺织品，与水滴的静态接触角大于150°。
本发明利用纺织品本身微米级粗糙性，用碱处理涤纶织物，使微米级纤维表面被碱刻蚀产生凹凸不平的坑穴，在纤维表面形成纳米级粗糙度，从而使织物形成微纳结构粗糙表面。碱处理后的涤纶织物，其表面含有大量的羧基和羟基，还有利于低表面能物质与纤维表面形成化学结合。另外，在本发明中使用低表面能物质处理涤纶织物时，对容器进行密闭加热，由于加热温度超过涤纶的玻璃化转变温度，纤维分子链段运动会产生空穴，因此低表面能物质分子可渗透进入纤维内部（从附图1中的纤维横截面上的F和Si元素的分布可以看出），使制备的超疏水涤纶纺织品的超疏水性具有很好的持久性。
【附图说明】
图1是由本发明方法制备的超疏水涤纶纤维横截面的扫描图；
图2是本发明图1中涤纶中的C元素分布图；
图3是本发明图1中涤纶中的O元素分布图;
图4是本发明图1中涤纶中的F元素分布图；
图5是本发明图1中涤纶中的Si元素分布图。
具体实施方式
本发明提供了一种超疏水涤纶纺织品的制备方法，其技术方案是：首先用碱处理涤纶织物，使纤维表面被碱刻蚀产生凹凸不平的坑穴，以提高纤维表面的粗糙度，然后直接采用低表面能物质处理涤纶织物。
所述的用碱处理涤纶织物的方法为：
整理液处方：
氢氧化钠        2~30g/L
促进剂1227      0.5~4g/L
浴比        40:1
所述浴比为水与织物的质量比。
首先将涤纶织物在温水中润湿，再将织物浸入到配制好的整理液中，然后在90℃下加热50min，取出织物，用去离子水充分洗涤后烘干得到碱处理后的织物。
所述的低表面能物质的分子结构中一端含有长链脂肪烃基或分子的外层连续的-CH3、-CH2-、-CF3、-CF2-非极性基团，另一端为含硅极性基团。常用的低表面能物质有长链烷基硅烷或长链氟化烷基硅烷、长链烷基硅氧烷或长链氟化烷基硅氧烷、长链烷基氯硅烷或长链氟代烷基氯硅烷以及它们的混合物。所述的用低表面能物质处理涤纶织物的步骤为：在没有溶剂存在的条件下，将涤纶织物放入染缸中，加入对织物重0.5%~30%的低表面能物质，密封，在80~150℃下处理0.5~2h。取出织物，在150~70℃下烘0.5~2h。
下面结合具体实施例对本发明方法做进一步详细阐述：
实施例1
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温度为40℃的温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为5g/L，促进剂1227浓度为2g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂存在的条件下，将碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重30%的十七氟癸基三甲氧基硅烷，密封，在130℃下处理1h，取出织物在70℃下烘90min。得到的织物的表面接触角为159.6°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为155.5°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮240min后，其接触角为150.4°。
实施例2
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为5g/L，促进剂1227浓度为2g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂存在的条件下，将碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重30%的十六烷基三甲氧基硅烷，密封，在150℃下处理0.5h，取出织物在100℃下烘60min。得到的织物的表面接触角为161.2°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为153.2°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮180min后，其接触角为153.6°。
实施例3
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为18g/L，促进剂1227浓度为1.5g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂的条件下，将碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重10%的十七氟癸基三甲氧基硅烷，密封，在100℃下处理1.5h，取出织物在150℃下烘30min。得到的织物的表面接触角为163.8°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为156.9°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮180min后，其接触角为156.5°。
实施例4
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为10g/L，促进剂1227浓度为1.5g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂的条件下，将碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重10%的十三氟辛基三乙氧基硅烷，密封，在80℃下处理1.5h，取出织物在130℃下烘45min。得到的织物的表面接触角为164.3°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为157.4°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮180min后，其接触角为151.2°。
实施例5
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为2g/L，促进剂1227浓度为3g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂的条件下，将碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重0.5%的十七氟癸基三乙氧基硅烷，密封，在130℃下处理2h，取出织物在150℃下烘30min。得到的织物的表面接触角为162.1°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为155.6°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮90min后，其接触角为151.3°。
实施例6
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为2g/L，促进剂1227浓度为3g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂的条件下，将碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重0.5%的十七氟癸基三甲氧基硅烷，密封，在130℃下处理2h，取出织物在100℃下烘60min。得到的织物的表面接触角为164.1°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为153.9°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮90min后，其接触角为154.6°。
实施例7
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为302g/L，促进剂1227浓度为4g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂的条件下，将g碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重20%的十六烷基三甲氧基硅烷，密封，在100℃下处理1.5h，取出织物在80℃下烘90min。得到的织物的表面接触角为160.4°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为154.1°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮90min后，其接触角为150.9°。
实施例8
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为30g/L，促进剂1227浓度为3g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂的条件下，将碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重5%的十七氟癸基三甲氧基硅烷，密封，在140℃下处理1h，取出织物在150℃下烘100min。得到的织物的表面接触角为162.9°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为157.3°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮90min后，其接触角为155.7°。
实施例9
步骤1：用碱处理涤纶织物：首先将涤纶织物在温水中浸湿，然后将织物浸入浴比为40:1，氢氧化钠浓度为10g/L，促进剂1227浓度为2g/L的整理液中，在90℃下加热50min，最后取出织物，用去离子水充分洗涤，在80℃下烘干，得到碱处理的涤纶织物。
步骤2：在没有溶剂的条件下，将碱处理的涤纶织物放置在染缸中，加入对织物重0.5%的十三氟辛基三乙氧基硅烷，密封，在150℃下处理0.5h，取出织物在150℃下烘30min。得到的织物的表面接触角为163.1°，得到的织物在AATCC耐摩擦色牢度实验仪上磨2000次后，其与水滴的接触角为158.9°，在溶度为5g/L的皂粉沸水中蒸煮90min后，其接触角为157.3°。
请参阅图1至图5所示，由图中可以得知，由本发明方法制得的涤纶纺织品，低表面能物质分析渗透到纤维内部，从而使得超疏水涤纶纺织品的超疏水性具有很好的持久性。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种超疏水涤纶纺织品的制备方法，其特征在于：首先用碱处理涤纶织物，使织物的纤维表面被碱刻蚀产生凹凸不平的坑穴，以提高纤维表面的粗糙度，然后直接用低表面能物质处理涤纶织物。
2.如权利要求书1所述的超疏水涤纶纺织品的制备方法，其特征在于：所述的用碱处理涤纶织物的步骤为：首先将涤纶织物在温水中润湿，再将织物浸入到水与织物的质量之比为40:1，氢氧化钠浓度为2~30g/L，促进剂1227浓度为0.5~4g/L的整理液中，在90℃下加热50min，然后取出织物，用去离子水充分洗涤、烘干。
3.如权利要求书1所述的超疏水涤纶纺织品的制备方法，其特征在于：所述的低表面能物质的分子结构中一端含有长链脂肪烃基或分子的外层为连续的-CH3、-CH2-、-CF3、-CF2-非极性基团，另一端为含硅极性基团。
4.如权利要求书3所述的超疏水涤纶纺织品的制备方法，其特征在于：所述的低表面能物质为：长链烷基硅烷或长链氟化烷基硅烷、长链烷基硅氧烷或长链氟化烷基硅氧烷、长链烷基氯硅烷或长链氟代烷基氯硅烷以及它们的混合物。
5.如权利要求4所述的超疏水涤纶纺织品的制备方法，其特征在于：所述的低表面能物质为十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷。
6.如权利要求书1或2或3或4或5所述的超疏水涤纶纺织品的制备方法，其特征在于：所述的直接用低表面能物质处理涤纶织物是指在采用低表面能物质处理涤纶织物时不加入任何溶剂。
7.如权利要求2或3或4或5所述的超疏水涤纶纺织品的制备方法，其特征在于：所述的用低表面能物质处理涤纶织物的步骤为：在没有溶剂存在的条件下，将涤纶织物放入染缸中，加入对织物重0.5%~30%的低表面能物质，密封，在80~150℃下处理0.5~2h，然后取出织物，在150~70℃下烘0.5~2h。
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