CN104846508A - 一种表面仿猪笼草结构的疏水面料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，包括纱线(1)和疏水层(2)，将纱线交织形成主体面料，然后经疏水材料后处理得到疏水面料，疏水面料的表面含有新月结构和疏水材料干燥后表面含网点结构，其中疏水材料并为完全覆盖主体面料的全部，主体面料的顶端不被疏水材料覆盖，因此不被疏水材料覆盖的顶端形成新月结构(3)，该新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，大小通过纱线的直径和组织结构控制。本发明制备的表面仿猪笼草结构的疏水面料的接触角大，达到了超疏水级别，可以用于户外服装、清洁用品等。

Description

一种表面仿猪笼草结构的疏水面料
技术领域：
本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种表面仿猪笼草结构的疏水面料。
背景技术：
猪笼草是一种叶子像水杯的食虫动物，尤其在雨后，猪笼草的叶子表面会变得几乎无摩擦，散发出甜味，吸引蚂蚁、蜘蛛、小青蛙等昆虫，猪笼草的顶部为超滑层，不仅能滑到昆虫，还能排除多种液体和固体，在几乎无推力无倾斜的情况下，能让液体或固体从它表面毫无阻滞的滑下来，比荷叶效应的使用范围更广。
猪笼草之所以疏水性能优异，来源其表面的新月形貌和不规则排列的蜡质晶体。有研究显示，新月结构的边缘比较致密，宽度在55μm左右，内部为中空结构，新月结构分布的范围大，而且朝向大致相同，新月结构的周围随机分布着纳米级无规则片状蜡质结构。新月结构调节表面的接触角，蜡质结构调节表面的浸润性，新月结构和蜡质主要由C和O元素构成，C/O元素的质量比约为2.2。
猪笼草特有的超强疏水性能已受到广泛的关注，但真正得到运用的还不多见。中国专利CN 104355283A(公开日2015.2.18)公开的一种液体单向方向铺展仿生表面织构，通过模仿猪笼草口缘表面液体单方向铺展的功能和结构特征，在材料表面加工与猪笼草口缘表面结构一致或近似的线性或面性表面组织织构，利用楔型微结构的毛细效益，使液体在材料表面单方向运动。中国专利CN 10396641A(公开日2014.8.6)公开的一种利用人工仿猪笼草超滑表面防止金属大气腐蚀的方法，将微观结构构筑结合润滑油注入的方法，在仿猪笼草的表面构筑超滑层，阻止液滴的滞留。由上述现有技术可知，在金属等光滑材料的表面构筑仿猪笼草结构已渐入佳境，但对于粗糙表面的改良目前仍鲜有报道。
本发明是将面料的表面构筑仿猪笼草结构，通过调节面料的组织结构和后处理工艺得到表面还有仿猪笼草结构的疏水面料。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，基于织物交织会形成的凸起，通过在织物的表面添加涂层，调节纤维的直径和织物表面凸起的高度得到类似新月结构的表面。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述疏水面料包括纱线(1)和疏水层(2)，所述纱线交织形成主体面料，所述主体面料需要经疏水材料后处理形成疏水层(2)，所述疏水层(2)的表面含网点结构，所述疏水层(2)并为完全覆盖主体面料的全部，所述主体面料的顶端不被疏水层(2)覆盖，所述不被疏水层(2)覆盖的顶端形成新月结构(3)，所述新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，所述新月结构(3)的大小通过纱线的直径和组织结构控制。
优选地，所述纱线(1)为玻璃纤维或者富强纤维，所述纱线的直径为8-16μm。
优选地，所述主体面料的组织结构的组织系数为1-3。
优选地，所述主体面料的经纬密度为(32-46)*(58-75)。
优选地，所述疏水层(2)为疏水材料干燥固化后得到，疏水层(2)的表面含有随机分布的片状网点结构，所述片状网点的大小为5-10μm。
优选地，所述疏水材料为超疏水涂料。
优选地，所述新月结构(3)的最大宽度为50-60μm，所述新月结构(3)的长度为250-300微米。
优选地，所述新月结构(3)的密度为280-420个/cm2。
优选地，所述表面仿猪笼草结构的疏水面料的接触角为146°-189°。
优选地，所述表面仿猪笼草结构的疏水面料可以用于户外服装、清洁用品等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明制备的表面仿猪笼草结构的疏水面料，通过调节纱线的细度和组织结构系数仿造了猪笼草中新月结构的微观形态，并通过对主体面料进行疏水处理工艺，使纱线只有最高层暴露于疏水材料外侧，其余均被疏水材料覆盖，疏水材料覆盖的地方形成疏水层，疏水层具有类似猪笼草的片状网点，将类新月机构与类片状网点相结合整体模拟猪笼草的微观结构，得到类似猪笼草的超疏水表面。
附图说明：
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
附图1是表面仿猪笼草结构的疏水面料的结构示意图。
其中，1、纱线 2、疏水层 3、新月结构
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，包括纱线(1)和疏水层(2)，8μm的玻璃纤维纱线作为原料，选用组织系数为1的组织结构，经纬密度为32*58交织形成主体面料。
主体面料经超疏水涂料后处理后形成疏水层，疏水层的表面含随机分布的7-10μm大的片状网点结构，疏水层并为完全覆盖主体面料的全部，主体面料的顶端不被疏水材料覆盖，不被疏水材料覆盖的顶端形成新月结构(3)。
该新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，所述新月结构(3)的大小通过纱线的直径和组织结构控制，形成的新月结构(3)的最大宽度为50-55μm，所述新月结构(3)的长度为250-280微米，密度为280个/cm2。
实施例2：
一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，包括纱线(1)和疏水层(2)，16μm的玻璃纤维或者富强纤维纱线作为原料，选用组织系数为3的组织结构，经纬密度为46*75交织形成主体面料。
主体面料经超疏水涂料后处理后形成疏水层，疏水层的表面含随机分布的8-10μm大的片状网点结构，疏水层并为完全覆盖主体面料的全部，主体面料的顶端不被疏水材料覆盖，不被疏水材料覆盖的顶端形成新月结构(3)。
该新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，所述新月结构(3)的大小通过纱线的直径和组织结构控制，形成的新月结构(3)的最大宽度为57-60μm，所述新月结构(3)的长度为275-300微米，密度为420个/cm2。
实施例3：
一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，包括纱线(1)和疏水层(2)，12μm的玻璃纤维或者富强纤维纱线作为原料，选用组织系数为1.7的组织结构，经纬密度为36*62交织形成主体面料。
主体面料经超疏水涂料后处理后形成疏水层，疏水层的表面含随机分布的5-7μm大的片状网点结构，疏水层并为完全覆盖主体面料的全部，主体面料的顶端不被疏水材料覆盖，不被疏水材料覆盖的顶端形成新月结构(3)。
该新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，所述新月结构(3)的大小通过纱线的直径和组织结构控制，形成的新月结构(3)的最大宽度为53-58μm，所述新月结构(3)的长度为264-287微米，密度为294个/cm2。
实施例4：
一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，包括纱线(1)和疏水层(2)，14μm的玻璃纤维或者富强纤维纱线作为原料，选用组织系数为1.7的组织结构，经纬密度为42*70交织形成主体面料。
主体面料经超疏水涂料后处理后形成疏水层，疏水层的表面含随机分布的6-8μm大的片状网点结构，疏水层并为完全覆盖主体面料的全部，主体面料的顶端不被疏水材料覆盖，不被疏水材料覆盖的顶端形成新月结构(3)。
该新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，所述新月结构(3)的大小通过纱线的直径和组织结构控制，形成的新月结构(3)的最大宽度为50-60μm，所述新月结构(3)的长度为250-300微米，密度为380个/cm2。
实施例5：
一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，包括纱线(1)和疏水层(2)，14μm的玻璃纤维或者富强纤维纱线作为原料，选用组织系数为2.3的组织结构，经纬密度为32*62交织形成主体面料。
主体面料经超疏水涂料后处理后形成疏水层，疏水层的表面含随机分布的7-9μm大的片状网点结构，疏水层并为完全覆盖主体面料的全部，主体面料的顶端不被疏水材料覆盖，不被疏水材料覆盖的顶端形成新月结构(3)。
该新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，所述新月结构(3)的大小通过纱线的直径和组织结构控制，形成的新月结构(3)的最大宽度为50-60μm，所述新月结构(3)的长度为250-300微米，密度为364个/cm2。
实施例6：
一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，包括纱线(1)和疏水层(2)，13μm的玻璃纤维或者富强纤维纱线作为原料，选用组织系数为2.1的组织结构，经纬密度为41*65交织形成主体面料。
主体面料经超疏水涂料后处理后形成疏水层，疏水层的表面含随机分布的5-8μm大的片状网点结构，疏水层并为完全覆盖主体面料的全部，主体面料的顶端不被疏水材料覆盖，不被疏水材料覆盖的顶端形成新月结构(3)。
该新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，所述新月结构(3)的大小通过纱线的直径和组织结构控制，形成的新月结构(3)的最大宽度为50-60μm，所述新月结构(3)的长度为250-300微米，密度为417个/cm2。
经检测，实施例1-6制备的表面仿猪笼草结构的疏水面料的接触角的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的表面仿猪笼草结构的疏水面料的接触角大，属于超疏水材料。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述疏水面料包括纱线(1)和疏水层(2)，所述纱线交织形成主体面料，所述主体面料需要经疏水材料后处理形成疏水层(2)，所述疏水层(2)的表面含网点结构，所述疏水层(2)并为完全覆盖主体面料的全部，所述主体面料的顶端不被疏水层(2)覆盖，所述不被疏水层(2)覆盖的顶端形成新月结构(3)，所述新月结构(3)的密度通过主体面料的经纬密控制，所述新月结构(3)的大小通过纱线的直径和组织结构控制。
2.根据权利要求1所述的一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述纱线(1)为玻璃纤维或者富强纤维，所述纱线的直径为8-16μm。
3.根据权利要求1所述的一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述主体面料的组织结构的组织系数为1-3。
4.根据权利要求1所述的一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述主体面料(2)的经纬密度为(32-46)*(58-75)。
5.根据权利要求1所述的一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述疏水层(2)为疏水材料干燥固化后得到，疏水层(2)的表面含有随机分布的片状网点结构，所述片状网点的大小为5-10μm。
6.根据权利要求1所述的一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述疏水材料为超疏水涂料。
7.根据权利要求1所述的一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述新月结构(3)的最大宽度为50-60μm，所述新月结构(3)的长度为250-300微米。
8.根据权利要求1所述的一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述新月结构(3)的密度为280-420个/cm2。
9.根据权利要求1所述的一种表面仿猪笼草结构的疏水面料，其特征在于，所述表面仿猪笼草结构的疏水面料的接触角为146°-189°。
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