CN104878591B - 一种超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，利用高压静电场依次将二氧化硅溶胶整理剂和水性含氟聚丙烯酸拒水整理剂喷涂于棉织物表面，保持低的带液量，控制整理剂仅在棉织物的单面，不发生渗透，然后气蒸—焙烘—水洗，在棉织物一面形成涂层，使织物在其单面粗糙花，并大幅降低棉织物表面自由能，赋予棉织物单面超疏水性；而另一面保持固有的良好的吸湿性，从而得到超疏水、亲水双面异性棉织物，本发明操作方便，工艺简单，可操作性好；本发明棉织物的带液量很低，适用于不平整的厚重棉织物的单面拒水整理，制备单面超疏水、单面亲水双面异性的棉织物，满足人们对功能性和舒适性的特殊要求。

Description

一种超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法

技术领域

本发明属于纺织品功能整理的领域，特别涉及一种超疏水、亲水双面异性棉织物的制备方法。

背景技术

棉织物具有良好的吸湿性和透气性，穿着舒适，手感较柔软，光泽柔和、质朴、富有自然美感；其保暖性和染色性亦好。因此，受到广大消费者的青睐。但是棉织物吸湿和亲水性能好，极易被水润湿，也易被油沾污，给其穿着和使用带来不便。因此有必要对棉织物进行疏水整理。近来，采用二氧化硅、二氧化钛和氧化锌等无机纳米颗粒构筑粗糙微结构，再通过化学表面改性成功地赋予各种基材疏水功能。其主要原理是利用“荷叶效应”通过溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、相分离法等方法制备纳米颗粒整理在织物表面，获得超疏水纺织品。但是，大多数商业或实验室制备的超疏水纺织品是典型的双面疏水，其严重影响棉织物的手感、舒适性及安全性，且有些方法繁琐、条件苛刻、耐久性不高。因此，具有正反表面亲水性异性（一面具有超疏水性，另一面保留固有亲水性）的织物受到研究者们的广泛关注。超疏水表面能够拒水、拒油、自清洁；而亲水性的表面保留其优异的固有性能，如柔软、透气、舒适和低刺激性等。

目前，可以通过物理处理和化学整理的方法得到两表面亲水性具有不对称性的纺织品。物理的方法可以通过控制织造过程中的不同种类的纱线和规律，实现多层结构，每层包含的纱线或者纤维的结构不同（吸湿和亲水性不同），得到具有两表面亲水性异性的材料。但是，此方法需要特殊结构纱线，且织造工艺复杂。另一种是通过数码印花的方式，将具有疏水性的整理剂单面喷在织物表面，但是效率低下，很难产业化。化学整理的方法一般是将整理剂通过轧-焙-烘的工艺进行，设备简单，操作方便。但是由于棉织物具有多孔、不平整结构和高吸湿性，很难保证是单面疏水性整理。因此，开发具有超疏水、亲水双面异性棉织物迫在眉睫。高压静电喷洒技术由于具有很低的带液量，更加适合单面整理多孔结构的纺织品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超疏水、亲水双面异性棉织物的制备方法。该整理方法操作方便，工艺简单，可操作性好；且该方法具有很低的带液量，适用于不平整的厚重棉织物的单面拒水整理，制备单面超疏水、单面亲水双面异性的棉织物，满足人们对功能性和舒适性的特殊要求；超疏水表面能够拒水、拒油、自清洁；而亲水性的表面保留其优异的固有性能，如柔软、吸湿、舒适和低刺激性等。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，步骤如下：

（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；

（2）将预调湿处理后的棉织物固定在金属滚筒收集装置上，将硅溶胶整理剂利用静电喷涂均匀喷射于织物表面，控制喷射流量、次数和时间，保证润湿只发生在棉织物单面；

（3）将棉织物用100℃蒸气蒸5min，然后润洗至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；

（4）将棉织物喷涂有硅溶胶整理剂的表面用相同方法喷涂水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂，再用100℃蒸气蒸5min，焙烘、水洗，得到超疏水、亲水双面异性棉织物。

所述步骤（2）中硅溶胶整理剂的pH为3.5~4.5，浓度为1~3wt%，制备方法如下：将正硅酸乙酯、去离子水和乙醇按体积比1:2:2机械搅拌混合至溶液澄清，用冰乙酸调pH至3.5~4.5，用水稀释后得到稳定分散的硅溶胶整理剂。

所述步骤（2）中静电喷涂的电压为15-30kv，控制流量为1-10mL/min。

所述步骤（2）金属滚筒收集装置上滚筒转速为20~800转/分。

所述步骤（3）中烘干温度为150℃，烘干时间为3min。

所述步骤（4）水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂的浓度为3-5wt%，制备方法如下：将含氟聚丙烯酸酯加入稀氨水溶液（含氟聚丙烯酸酯和稀氨水溶液的体积比为1:30~70）中得到混合液，加入氧化剂（硫酸钾、双氧水或高锰酸钾中的至少一种）搅拌至溶液澄清，然后滴加渗透剂（耐碱渗透剂AEP或耐碱渗透剂OEP-70），得到含氟聚丙烯酸整理剂，氧化剂的浓度为8~12g/L，渗透剂的浓度为0.8~1g/L。

所述步骤（4）中焙烘温度为150-170℃、焙烘时间为3min。

一种超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，步骤如下：

（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；

（2）将预调湿处理后的棉织物固定在金属滚筒收集装置上，控制布面运动速度，且金属滚筒收集装置接高压发生器负极；

（3）将硅溶胶整理剂置于注射器中，将注射器置于注射泵上，并将高压发生器正极固定在金属9号针头上；

（4）调整滚筒和针头的距离在10-20cm，电压在15-30kv，控制流量1-10mL/min，将硅溶胶整理剂均匀喷射于织物表面，控制喷射流量、次数和时间，保证润湿只发生在棉织物单面；

（5）将棉织物用100℃蒸气蒸5min，然后润洗至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；

（6）将硅溶胶整理后棉织物再用相同的方法喷涂水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；再于100℃气蒸5min，焙烘、水洗，得到超疏水、亲水双面异性棉织物。

静电喷涂装置示意图如图1所示。高压发生器6提供高压电场，计量泵5控制流量，针筒4内的整理剂经针头3形成小液滴，液滴在电场中劈裂形成雾状更小的液滴，最终在棉织物单面形成均匀低带液量未渗透涂层（飘散的液体被挡板1收集）。棉织物有滚筒2（接地形成电场）控制，保证喷洒均匀。实际情况下，针头3是沿织物幅宽每10cm一个毛细管，形成连续的涂层，实现连续化生产。

棉织物单面疏水整理示意图如图2所示。棉的基本组成物质为纤维素，其分子是由许多葡萄糖分子脱水缩合而成的线性大分子。纤维素分子中的羟基是超疏水整理的基础。二氧化硅水溶胶容易制备，具有良好的水溶性，且能够在高压电场中喷洒，均匀分散于织物表面，赋予织物粗糙的表面。水性氟碳改性聚丙烯酸拒水整理剂，可以通过同样的方法喷涂于织物表面，形成一层以含氟基团组成的疏水层，赋予织物良好的疏水性。而另一面，保持固有的性能，从而实现单面超疏水、单面亲水双面异性。

本发明的有益效果：（1）本发明利用高压静电场依次将二氧化硅溶胶整理剂和水性含氟聚丙烯酸拒水整理剂喷涂于棉织物表面，保持低的带液量，控制整理剂仅在棉织物的单面，不发生渗透，然后气蒸—焙烘—水洗，在棉织物一面形成涂层，使织物在其单面粗糙化，并大幅降低棉织物表面自由能，赋予棉织物单面超疏水性；而另一面保持固有的良好的吸湿性，从而得到超疏水、亲水双面异性棉织物，经过多次水洗，仍有较好的疏水效果，是一种实用的超疏水、亲水双面异性棉织物整理方法；（2）本发明操作方便，工艺简单，可操作性好；（3）本发明棉织物的带液量很低，适用于不平整的厚重棉织物的单面拒水整理，制备单面超疏水、单面亲水双面异性的棉织物，满足人们对功能性和舒适性的特殊要求；（4）本发明制备的双面异性棉织物超疏水表面能够拒水、拒油、自清洁；而亲水性的表面保留其优异的固有性能，如柔软、吸湿、舒适和低刺激性等，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明利用静电喷涂对棉织物进行超疏水、亲水双面异性整理的装置示意图。

图2为本发明棉织物单面疏水整理示意图。

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

本实施例的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，步骤如下：

（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；

（2）将织物固定在金属滚筒收集装置上，滚筒2转速为50转/分，金属滚筒收集装置接高压发生器6负极；

（3）将1%pH=4的硅溶胶整理剂置于注射器4中，置于注射泵上，并将高压发生器6正极固定在金属9号针头3上；

（4）调整滚筒2和金属9号针头3的距离在10cm，电压在15kv，控制流量1ml/min，将硅溶胶整理剂以小液滴均匀喷射于织物表面，控制喷射流量、次数和时间，保证润湿只发生在棉织物单面；

（5）将布样与100℃气蒸5min，然后润洗3次至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；

（6）将硅溶胶整理后布样再用相同的方法喷涂3wt%水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；再于100℃气蒸5min，150℃焙烘3min、水洗，得超疏水、亲水双面异性棉织物。

实施例2

本实施例的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，步骤如下：

（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；

（2）将织物固定在金属滚筒收集装置上，滚筒转速在200转/分，金属滚筒收集装置接高压发生器负极；

（3）将2%pH=4的硅溶胶整理剂置于注射器中，置于注射泵上，并将高压发生器正极固定在金属9号针头上；

（4）调整滚筒和针头的距离在20cm，电压在25kv，控制流量5ml/min，将硅溶胶整理剂以小液滴均匀喷射于织物表面，控制喷射流量、次数和时间，保证润湿只发生在棉织物单面；

（5）将布样与100℃气蒸5min，然后润洗3次至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；

（6）将硅溶胶整理后布样再用相同的方法喷涂4wt%水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；再于100℃气蒸5min，160℃焙烘3min、水洗，得超疏水、亲水双面异性棉织物。

实施例3

本实施例的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，步骤如下：

（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；

（2）将织物固定在金属滚筒收集装置上，滚筒转速在500转/分，金属滚筒收集装置接高压发生器负极；

（3）将3%pH=4的硅溶胶整理剂置于注射器中，置于注射泵上，并将高压发生器正极固定在金属9号针头上；

（4）调整滚筒和针头的距离在20cm，电压在30kv，控制流量10ml/min，将硅溶胶整理剂以小液滴均匀喷射于织物表面，控制喷射流量、次数和时间，保证润湿只发生在棉织物单面；

（5）将布样与100℃气蒸5min，然后润洗3次至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；

（6） 将硅溶胶整理后布样再用相同的方法喷涂5wt%水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；再于100℃气蒸5min，180℃焙烘3min、水洗，得超疏水、亲水双面异性棉织物。

实施例1~3整理后棉织物的接触接测试结果如下表所示：

从表中可以看出，实施例1~3中未整理表面的接触角为0°，液滴上去之后很快消失。经过整理的一面，表面接触角可以达到144°以上，甚至超过150°，且水洗后仍具有接近130°的表面接触角，具有良好的疏水性和牢度。能够满足人们对于面料舒适性和拒水性的要求。

Claims (7)

1.一种超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，其特征在于步骤如下：

（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5% ；

（2）将预调湿处理后的棉织物固定在金属滚筒收集装置上，将硅溶胶整理剂利用静电喷涂均匀喷射于织物表面，控制喷射流量、次数和时间，保证润湿只发生在棉织物单面；

（3）将棉织物用100℃蒸气蒸5min，然后润洗至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；

（4）将棉织物喷涂有硅溶胶整理剂的表面用相同方法喷涂水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂，再用100℃蒸气蒸5min，焙烘、水洗，得到超疏水、亲水双面异性棉织物；

所述步骤（4）水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂的浓度为3-5wt%，制备方法如下：将含氟聚丙烯酸酯加入稀氨水溶液中得到混合液，加入氧化剂搅拌至溶液澄清，然后滴加渗透剂，得到含氟聚丙烯酸整理剂，氧化剂的浓度为8~12g/L，渗透剂的浓度为0.8~1g/L。

2.根据权利要求1 所述的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（2）中硅溶胶整理剂的pH 为3.5~4.5，浓度为1~3wt%。

3.根据权利要求1 所述的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（2）中静电喷涂的电压为15-30kV，控制流量为1-10mL/min。

4.根据权利要求1 所述的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（2）金属滚筒收集装置上滚筒转速为20~800 转/ 分。

5.根据权利要求1 所述的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（3）中烘干温度为150℃，烘干时间为3min。

6.根据权利要求1 所述的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（4）中焙烘温度为150-170℃、焙烘时间3min。

7.根据权利要求1 所述的超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，其特征在于步骤如下：

（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5% ；

（2）将预调湿处理后的棉织物固定在金属滚筒收集装置上，控制布面运动速度，且金属滚筒收集装置接高压发生器负极；

（3）将硅溶胶整理剂置于注射器中，将注射器置于注射泵上，并将高压发生器正极固定在金属9号针头上；

（4）调整滚筒和针头的距离在10-20cm，电压在15-30kV，控制流量1-10mL/min，将硅溶胶整理剂均匀喷射于织物表面，控制喷射流量、次数和时间，保证润湿只发生在棉织物单面；

（5）将棉织物用100℃蒸气蒸5min，然后润洗至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；

（6）将硅溶胶整理后棉织物再用相同的方法喷涂水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；再于100℃气蒸5min，焙烘、水洗，得到超疏水、亲水双面异性棉织物。