CN104328663A - 防水织物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防水织物的制备方法；所述制备方法包括将织物内衬浸渍于防水乳液，取出，预烘、焙烘，即得所述防水织物；所述防水乳液包括冰醋酸或柠檬酸、氟碳树脂聚合物以及水；所述防水乳液中氟碳树脂聚合物的浓度为15g/L～50g/L；所述防水乳液中冰醋酸或柠檬酸的用量为：添加至所述防水乳液的pH值为5～6。本发明采用氟碳树脂聚合物或改性的氟碳树脂聚合物作为防水试剂，预烘、焙烘后固化形成交织于织物内衬的防水膜层，实现了织物内衬和防水层的一体化，提供了使用灵敏、舒适且具备优良防水性能的防水织物。
Description
技术领域
本发明涉及一种防水织物的制备方法。
背景技术
随着工业的日益发达，防水、耐腐蚀、耐油、耐溶剂等功能性防护手套的需求量也越来越大。现有的防水手套主要有防水硅胶手套，以及具有硅胶、织物内衬的双层复合结构的防水手套。
硅胶手套具有优良的防水、耐热和无毒等特性，然而硅胶不具有吸湿性，手部出汗时容易造成打滑现象，摘带时也十分不便；此外，橡胶手套受热时容易划破，防割、切、刺穿性能较差。
通过对现有文献的检索发现，申请公布号为CN 103653419A的中国发明专利公开了一种双复合防水手套，是由外部耐磨层、中间橡胶层和内部布质层复合而成；其外部耐磨层和内部布质层起到了补强作用，可以防止橡胶层划破，延长了防水手套的使用寿命。然而，该双复合防水手套的外部耐磨层、中间橡胶层和内部布质层之间不贴合，容易造成错位，甚至会造成布质内衬容易从外套层内脱落，严重影响使用效果。
申请公布号为CN 101496648A的中国发明专利公开了一种防水硅胶手套，通过将织物内衬缝合在硅胶外套的套体内表面所设的若干垂片处，实现织物内衬与橡胶层稳定连接。然而，其仍然没有解决橡胶层与织物层不贴合，同样存在使用效果差，无法实现防护功效的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用灵敏、舒适且具备优良防水性能的防水织物的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及一种防水织物的制备方法，所述制备方法包括将织物内衬浸渍于防水乳液，取出，预烘、焙烘，即得所述防水织物；所述防水乳液包括冰醋酸或柠檬酸、纳米氟碳树脂聚合物以及水。上述防水织物为防水手套、防水袖套或防水围裙。
作为优选技术方案，所述防水乳液中纳米氟碳树脂聚合物的浓度为15g/L～50g/L。
作为优选技术方案，所述防水乳液中冰醋酸或柠檬酸的用量为：添加至所述防水乳液的pH值为5～6。柠檬酸或冰醋酸的加入为了防止防水试剂和织物反应过程中发生水解，影响防水膜质量。
作为优选技术方案，所述纳米氟碳树脂聚合物的粒径为70～200nm，是分子尺寸小于10-9m的微粒子的凝聚体。氟碳聚合物的分子尺寸越小内聚力与电荷越高，内聚力越高导致表面张力越低，进而使得其与纤维内衬表面张力差越大，相互排斥力越大，导致效果更强大的疏水现象。此外，该纳米氟碳树脂聚合物作为防水试剂，可使得较高密度的氟碳树脂附着在纤维表面，从而使得纤维表面上布满极多数微粒疏水分子而形成一类似蜡状保护层。此时，疏水分子颗粒越小，表面分布越密集则纤维内衬表面的荷叶现象越明显，进而显著提高防水性能。
作为优选技术方案，所述纳米氟碳树脂聚合物为氟碳单体与甲基丙烯酸甲酯发生溶液聚合反应制备而得的共聚物；所述氟碳单体与甲基丙烯酸甲酯的重量比为(5～20)∶(80～95)。
作为优选技术方案，所述氟碳单体是以二月桂酸二丁基锡为催化剂，以甲基异丁酮为溶剂，在2，4-甲苯二异氰酸酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯存在的条件下，N-羟乙基全氟辛酰胺发生缩合反应制备而得；所述2，4-甲苯二异氰酸酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、N-羟乙基全氟辛酰胺的摩尔比为(0.8～1.2)∶(0.8～1.2∶1)。
作为优选技术方案，所述纳米氟碳树脂聚合物为有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物。
作为优选技术方案，所述有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物为氟碳树脂聚合物与硅烷偶联剂反应制备而得；所述硅烷偶联剂的用量为纳米氟碳树脂聚合物与硅烷偶联剂总重的2～8wt.％。
作为优选技术方案，所述织物内衬为预处理后的织物内衬；所述预处理具体为：经水洗或浸泡清洁后，依次甩干、烘干。
作为优选技术方案，所述织物内衬的材质为涤纶、锦纶、氨纶、芳纶、高性能纤维(如超高分子量聚乙烯纤维，玻璃纤维等)、纯棉中的一种或几种。即所述织物内衬是由上述一种或几种以上纤维、纱线织成的织物。
作为优选技术方案，所述织物内衬为浸胶处理后的织物内衬。所述织物内衬的材质为棉质或化纤。所述织物浸胶处理用的浸渍胶体选自丁腈、天然乳胶、PU树脂中的一种或几种。
作为优选技术方案，所述浸渍时间为2～10min。
作为优选技术方案，所述预烘的温度为100～140℃，时间为30～60min；所述焙烘的温度为140～170℃，时间为30～150s。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用纳米氟碳树脂聚合物或改性的纳米氟碳树脂聚合物作为防水试剂，所述防水试剂进入织物纤维表层以及内层，预烘、焙烘后固化形成交织于织物内衬的防水膜层，实现了织物内衬和防水层的一体化，提供了使用灵敏、舒适且具备优良防水性能的防水织物。
2、采用本发明的方案制得的防水手套具有织物衬里，具备很好的补强效应，可防割、切、刺穿，起到良好的防护作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明专利的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施例1中纳米氟碳单体的IR光谱图；
图2为实施例1中纳米氟碳树脂聚合物的IR光谱图；
图3为实施例1中纳米氟碳树脂聚合物的粒径分析示意图；
图4为实施例1中纳米氟碳树脂聚合物的TEM图；
图5为防水性能测试时防水织物的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种防水手套的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一、配制防水乳液
将纳米氟碳树脂聚合物在搅拌的条件加入水中，得混合液，该纳米氟碳树脂聚合物的浓度为30g/L；往混合液中滴加冰醋酸或柠檬酸至pH值为5，即得防水乳液。
本实施例中的纳米氟碳树脂聚合物为自制的，具体具备方法如下：
在四口烧瓶中加人1.74g(0.01mol)2，4-甲苯二异氰酸酯，4ml无水处理的甲基异丁酮和1滴二月桂酸二丁基锡(催化剂)，以干燥的N2保护，升温至65～70℃，缓慢滴加4.57g(0.01mol)N-羟乙基全氟辛酰胺和12ml无水处理的甲基异丁酮溶液，滴加时间1h，滴完后维持此温度反应3h，然后补加2滴二月桂酸二丁基锡，升温至75～80℃缓慢滴加甲基丙烯酸-β-羟乙酯1.6g(0.01mol)，并维持此温度反应4h，经气相色谱分析已到达终点。减压蒸馏除去甲基异丁酮，以四氢呋喃重结晶，得浅棕色透明晶体-含全氟基团的氟碳单体，收率大于81％。在四口反应瓶中加入计量的溶剂甲基异丁酮及1/4质量的引发剂偶氮二异丁腈(用量占总量的0.5％)，升温到75～80℃。将上述步骤制备的含全氟基团的氟碳单体(用量占总量的15％)与甲基丙烯酸甲酯和3/4质量的引发剂，混合溶解后缓慢滴加入四口烧瓶中(约2h滴完)，于(80±2)℃保温反应4h，制得氟碳树脂聚合物。图1为氟碳单体的IR光谱图，图2为氟碳树脂聚合物的IR光谱图。图2和图1相比，在1639.22cm-1处有明显吸收峰，说明有双键存在；由于双键的影响，使羰基吸收峰向低波数移动，出现在1722.14cm-1。1380cm-1的吸收峰，说明了甲基的存在。采用纳米粒度仪和TEM对氟碳树脂聚合物的粒径分布进行了测定，结果如图3所示，由图3可知，氟碳树脂聚合物胶粒的粒径主要集中在70～200nm区间，另外，有少量粒径较大的乳胶粒存在，其平均粒径为131nm。采用TEM对氟碳树脂聚合物的形貌粒径进行测定，如图4所示，由图4可知，氟碳树脂聚合物胶粒成规则球状，大部分胶粒表面光滑。
步骤二、手套浸渍
将手套水洗/浸泡以洗去织物表面的浮色，油脏污或亲水基团等使得织物和防水试剂在高温下更好的铰链反应；甩干，用以快速去除水分，减少烘干时间，节约成本；再在100℃烘干10min，使得织物浸渍手套时更充分的吸附，同时不影响配备溶液的浓度。
将烘干后的手套浸渍在防水乳液中6min，使得手套吸附防水乳液，防水乳液进入纤维表层以及内部。
步骤三、预烘
取出经浸渍充分的手套，在120℃下预烘45min，进而蒸发水分，使手套表面或内部只有防水试剂并且固着在手套纤维表面，同时一定程度的铰链形成防水薄膜。
步骤四、焙烘
将预烘后的手套在155℃下焙烘90s，此时手套纤维和防水试剂迅速反应加固防水薄膜，进而获得交织于手套纤维的防水膜层。
步骤五、将焙烘得到的手套依次进行拷边、检验、包装，获得最终产品-防水手套。
实施例2
本实施例涉及一种防水手套的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一、配制防水乳液
将纳米氟碳树脂聚合物在搅拌的条件加入水中，得混合液，该纳米氟碳树脂聚合物的浓度为30g/L；往混合液中滴加冰醋酸或柠檬酸至pH值为5，即得防水乳液。
本实施例中的纳米氟碳树脂聚合物为自制的有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物，具体具备方法如下：
将实施例1方法制得的纳米氟碳树脂聚合物与硅烷偶联剂KH-570混合，发生偶联反应，获得有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物；所述硅烷偶联剂的用量为5wt.％。
步骤二、手套浸渍
将手套水洗/浸泡以洗去织物表面的浮色，脏污以及亲水基团等使得织物和防水试剂在高温下更好的铰链反应；甩干，用以快速去除水分，减少烘干时间，节约成本；再在100℃烘干10min，使得织物浸渍手套时更充分的吸附，同时不影响配备溶液的浓度。
将烘干后的手套浸渍在防水乳液中6min，使得手套吸附防水乳液，防水乳液中的防水试剂在冰醋酸或柠檬酸的作用下进入纤维表层以及内部。
步骤三、预烘
取出经浸渍充分的手套，在120℃下预烘45min，进而蒸发水分，使手套表面或内部只有防水试剂并且固着在手套纤维表面，同时一定程度的铰链形成防水薄膜。
步骤四、焙烘
将预烘后的手套在155℃下焙烘90s，此时手套纤维和防水试剂迅速反应加固防水薄膜，进而获得交织于手套纤维的防水膜层。
步骤五、将焙烘得到的手套依次进行拷边、检验、包装，获得最终产品-防水手套。
实施例3
本实施例涉及一种防水手套的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一、配制防水乳液
将纳米氟碳树脂聚合物在搅拌的条件加入水中，得混合液，该纳米氟碳树脂聚合物的浓度为30g/L；往混合液中滴加冰醋酸或柠檬酸至pH值为5，即得防水乳液。
本实施例中的纳米氟碳树脂聚合物为CF-1114氟碳树脂，是由分子尺寸小于10-9m的微粒子凝聚成的80～185nm的氟碳聚合物胶粒。
步骤二、手套浸渍
将手套水洗/浸泡以洗去织物表面的浮色，脏污以及亲水基团等使得织物和防水试剂在高温下更好的铰链反应；甩干，用以快速去除水分，减少烘干时间，节约成本；再在100℃烘干10min，使得织物浸渍手套时更充分的吸附，同时不影响配备溶液的浓度。
将烘干后的手套浸渍在防水乳液中6min，使得手套吸附防水乳液，防水乳液中的防水试剂在冰醋酸或柠檬酸的作用下进入纤维表层以及内部。
步骤三、预烘
取出经浸渍充分的手套，在120℃下预烘45min，进而蒸发水分，使手套表面或内部只有防水试剂并且固着在手套纤维表面，同时一定程度的铰链形成防水薄膜。
步骤四、焙烘
将预烘后的手套在155℃下焙烘90s，此时手套纤维和防水试剂迅速反应加固防水薄膜，进而获得交织于手套纤维的防水膜层。
步骤五、将焙烘得到的手套依次进行拷边、检验、包装，获得最终产品一防水手套。
实施例4
本实施例涉及一种防水手套的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一、配制防水乳液
将有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物在搅拌的条件加入水中，得混合液，该有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物的浓度为30g/L；往混合液中滴加冰醋酸或柠檬酸至pH值为5，即得防水乳液。
将市购的CF-1114纳米氟碳树脂与硅烷偶联剂KH-570混合，发生偶联反应，获得有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物；所述硅烷偶联剂的用量为5wt.％。
步骤二、手套浸渍
将手套水洗/浸泡以洗去织物表面的浮色，脏污以及亲水基团等使得织物和防水试剂在高温下更好的铰链反应；甩干，用以快速去除水分，减少烘干时间，节约成本；再在100℃烘干10min，使得织物浸渍手套时更充分的吸附，同时不影响配备溶液的浓度。
将烘干后的手套浸渍在防水乳液中6min，使得手套吸附防水乳液，防水乳液中的防水试剂在冰醋酸或柠檬酸的作用下进入纤维表层以及内部。
步骤三、预烘
取出经浸渍充分的手套，在120℃下预烘45min，进而蒸发水分，使手套表面或内部只有防水试剂并且固着在手套纤维表面，同时一定程度的铰链形成防水薄膜。
步骤四、焙烘
将预烘后的手套在155℃下焙烘90s，此时手套纤维和防水试剂迅速反应加固防水薄膜，进而获得交织于手套纤维的防水膜层。
步骤五、将焙烘得到的手套依次进行拷边、检验、包装，获得最终产品-防水手套。
实施例5
本实施例涉及一种防水手套的制备方法，具体同实施例1，所不同之处在于：
步骤一、防水乳液中纳米氟碳树脂聚合物的浓度为15g/L，添加柠檬酸至pH值为6。
纳米氟碳树脂聚合物制备时，所述2，4-甲苯二异氰酸酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、N-羟乙基全氟辛酰胺的摩尔比为0.8∶1.2∶1；氟碳单体与甲基丙烯酸甲酯的重量比为5∶95。
步骤二、手套内衬预处理时，是在80℃烘干15min；烘干后的手套浸渍在防水乳液中10min。
步骤三、预烘的温度为140℃，时间为30min。
步骤四、焙烘的温度为170℃，时间为30s。
实施例6
本实施例涉及一种防水手套的制备方法，具体同实施例2，所不同之处在于：
步骤一、防水乳液中有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物的浓度为50g/L，pH值为5.5；硅烷偶联剂的用量为2wt.％。
纳米氟碳树脂聚合物制备时，所述2，4-甲苯二异氰酸酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、N-羟乙基全氟辛酰胺的摩尔比为1.2∶0.8∶1；氟碳单体与甲基丙烯酸甲酯的重量比为20∶80。
步骤二、手套内衬预处理时，是在80℃烘干15min；烘干后的手套浸渍在防水乳液中2min。
步骤三、预烘的温度为100℃，时间为60min。
步骤四、焙烘的温度为140℃，时间为30s。
实施例7
本实施例涉及一种防水手套的制备方法，具体同实施例2，所不同之处在于：
步骤一、防水乳液中有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物的浓度为30g/L，pH值为5；硅烷偶联剂的用量为8wt.％。
步骤二、手套内衬预处理时，是在80℃烘干5min；烘干后的将手套坯浸渍在加入8％硝酸钙的甲醇中5min后，取出，浸渍于天然乳胶中10min，取出，在70℃烘干10min后，在升温至120℃烘干15min，得到烘干后得到的浸胶手套坯；
对烘干得到的浸胶手套坯进行预处理，具体为：水洗/浸泡以洗去表面的油脏污或亲水基团等；甩干，再在80℃烘干5min。
将预处理后的手套坯浸渍在防水乳液中6min。
步骤三、预烘的温度为125℃，时间为40min。
步骤四、焙烘的温度为155℃，时间为120s。
对比例1
本对比例涉及一种防水手套的制备方法，具体制备同实施例1；所不同之处在于，未加入冰醋酸。
对比例2
本对比例涉及一种防水手套的制备方法，具体制备同实施例3；所不同之处在于，未加入冰醋酸。
实施例8、性能测试
将以上实施例1～7中制得的防水手套依据AATCC-22的标准进行防水性能测试，AATCC-22要求样品测试尺寸不小于180mm*180mm，但由于手套尺寸比较小，故在具体操作中依据织物的大小，可采用两种不同的安装方式：手套类尺寸较小的短织物，采用点珠的模板；所采用的点珠模板为按照手套尺寸订做的模板，试样安装时由于手套模板大约有0.5cm的厚度，故在试样调试时，喷嘴与试样中心点位置增加0.5cm。手套套在模板上有一定程度的拉扯，原理上会降低手套防水级别的评定，但内部评定中评价标准依旧按照AATCC-22评定。袖套类织物安装，把袖套从中间剪开；具体安装方式如图5所示。结果如下表1：
表1
由表1中实施例2与实施例1的比较，以及实施例4与实施例3的比较可知，有机硅改性的氟碳树脂聚合物较改性前的氟碳树脂聚合物，制得的防水织物的防水等级得到了显著提高。由实施例2与实施例4的比较可知，与市售的氟碳树脂相比，特定的氟碳单体与甲基丙烯酸甲酯发生溶液聚合反应制备而得的氟碳树脂聚合物具有更佳的防水性能。
本发明采用氟碳树脂聚合物或改性的氟碳树脂聚合物作为防水试剂，所述防水试剂进入织物纤维表层以及内层，预烘、焙烘后固化形成交织于织物内衬的防水膜层，实现了织物内衬和防水层的一体化，提供了使用灵敏、舒适且具备优良防水性能的防水织物。进一步的，本发明的防水织物不限于防水手套，还包括同类材质织物，如防水袖套、防水围裙等等。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种防水织物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将织物内衬浸渍于防水乳液，取出，预烘、焙烘，即得所述防水织物；所述防水乳液包括冰醋酸或柠檬酸，以及纳米氟碳树脂聚合物和水。
2.根据权利要求1所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述防水乳液中纳米氟碳树脂聚合物的浓度为15g/L～50g/L。
3.根据权利要求1所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述防水乳液中冰醋酸或柠檬酸的用量为：添加至所述防水乳液的pH值为5～6。
4.根据权利要求1所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述纳米氟碳树脂聚合物的粒径为70～200nm。
5.根据权利要求4所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述纳米氟碳树脂聚合物为有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物。
6.根据权利要求5所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述有机硅改性的纳米氟碳树脂聚合物为纳米氟碳树脂聚合物与硅烷偶联剂反应制备而得；所述硅烷偶联剂的用量为纳米氟碳树脂聚合物与硅烷偶联剂总重的2～8wt.％。
7.根据权利要求1所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述织物内衬为预处理后的织物内衬；所述预处理具体为：经水洗或浸泡清洁后，依次甩干、烘干。
8.根据权利要求1所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述织物内衬为浸胶处理后的织物内衬。
9.根据权利要求1所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述织物内衬的材质为涤纶、锦纶、氨纶、芳纶、高性能纤维、纯棉中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的防水织物的制备方法，其特征在于，所述预烘的温度为100～140℃，时间为30～60min；所述焙烘的温度为140～170℃，时间为30～150s。
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