CN107740262A - 一种疏水织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏水织物及其制备方法，制备方法包括以下步骤：（1）将聚合单体经气泵传送至蒸发器，聚合单体由液态变为气态；（2）将织物置于等离子体发生器中，使得气态聚合单体在载气推动下进入等离子体喷枪中，等离子喷枪将气态聚合单体扫描到织物表面，使得气态聚合单体在织物表面聚合形成纳米薄膜，得到疏水织物。本发明利用常压等离子体技术制备一种超拒水拒油且耐久性优良、手感柔软的织物，制备工艺简单、易操作实施、耗能低，可一步实现对织物表面的活化以及聚合接枝改性，以干式反应代替湿式加工，节约水资源且对环境无污染，解决了因试剂排放造成的环境污染问题和处理试剂需要消耗大量水资源的问题，具有十分广阔的应用前景。

Description

一种疏水织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织品技术领域，具体来说涉及一种疏水织物及其制备方法。
背景技术
棉织物具有手感柔软、吸湿性好等优良特性，具备疏水功能性的棉织物越来越引起人们的重视。疏水整理主要是通过在织物上施加一种具有特殊分子结构的整理剂，使之能够与纤维发生化学反应从而均匀的附着在织物表面，改变织物的表面组成，降低织物的表面张力，使得织物的临界表面张力低于水和油等液体的表面张力，从而达到疏水的效果。目前常用的疏水剂主要是有机硅和含氟整理剂，将此类整理剂通过传统的浸渍和浸轧工艺整理到织物上存在一定的局限性，且整理过程中耗水过多，对环境亦造成很大的污染。
作为一种应用在表面改性上的新型绿色环保技术，常压等离子体技术具有处理时间短、效率高、能耗低等优点，能够赋予织物新的特征，且不影响织物的本体性能，越来越受到人们的关注。应用等离子体技术的纺织材料的疏水处理大多数是通过沉积或者接枝共聚的方式将疏水性基团引入到织物的表面，从而达到疏水的效果。目前应用比较广泛的是将织物先用等离子体预处理，在织物的表面生成自由基，然后将织物浸渍在含有疏水性物质的整理液中，再经浸轧、预烘、高温烘焙等过程，得到具备疏水性能的织物，或者是将织物先浸渍到含有预聚物和引发剂的整理液中，然后用等离子体处理，在织物表面生成自由基，在引发剂的作用下使得预聚物接枝到织物表面，从而得到具备疏水性能的织物。此类后整理方式将等离子体技术与传统的浸渍或浸轧工艺结合，虽说织物的疏水时效性相较一般的等离子体处理得到一定改善，但是浸渍浸轧工艺仍属于耗能高，污染重的后整理方式。目前对材料表面进行接枝改性的等离子体技术大多是低气压辉光放电，操作比较复杂，抽真空所需要的能量消耗也很大，加工成本大，限制了其在工业上的进一步应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种疏水织物及其制备方法，以解决现有的对织物进行拒水处理所面临的能耗高、污染大的问题。
为此，本发明提供了一种疏水织物的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将聚合单体经气泵传送至蒸发器，在蒸发器中，所述聚合单体由液态变为气态；
(2)将织物置于等离子体发生器中，使得所述气态聚合单体在载气推动下进入等离子体喷枪中，等离子喷枪将所述气态聚合单体扫描到所述织物表面，使得所述气态聚合单体在所述织物表面聚合形成纳米薄膜，得到疏水织物。
本发明还提供了一种疏水织物。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明公开了一种疏水织物及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将聚合单体经气泵传送至蒸发器，在蒸发器中，所述聚合单体由液态变为气态；(2)将织物置于等离子体发生器中，使得所述气态聚合单体在载气推动下进入等离子体喷枪中，等离子喷枪将所述气态聚合单体扫描到所述织物表面，使得所述气态聚合单体在所述织物表面聚合形成纳米薄膜，得到疏水织物。本发明利用常压等离子体技术制备一种超拒水拒油且耐久性优良、手感柔软的织物，整个制备工艺简单、易操作实施、耗能低、时效高，可一步实现对织物表面的活化以及聚合接枝改性，以干式反应代替湿式加工，节约水资源且对环境无污染，且解决了因试剂排放造成的环境污染问题和处理试剂需要消耗大量水资源的问题，具有十分广阔的应用前景。本发明制备得到的织物具有持久的超疏水性，而且手感柔软。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明实施例1得到的疏水织物的SEM图；
图2是未经过处理的棉织物的SEM图；
图3本发明实施例1得到的疏水织物的EDS图；
图4本发明实施例1得到的疏水织物经过浸泡清洗之后的SEM图；
图5本发明实施例1得到的疏水织物的接触角测试图；
图6是本发明的实验装置示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明涉及一种在常压下利用等离子体技术在织物表面上涂覆纳米薄膜以获得超疏水性能的疏水织物。
本发明的种疏水织物的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚合单体经气泵传送至蒸发器，设置蒸发器的温度高于聚合单体的蒸发温度，在蒸发器中，聚合单体由液态变为气态；
(2)将织物置于等离子体发生器中，使得气态聚合单体在载气推动下进入等离子体喷枪中，等离子喷枪将气态聚合单体扫描到织物表面，使得气态聚合单体在织物表面聚合形成纳米薄膜，得到疏水织物。
步骤(1)中，聚合单体为硅氧烷类聚合单体，优选为六甲基二硅氧烷或四甲基四乙烯基环四硅氧烷。等离子体产生的大量高能电子、离子和自由基可以使得硅氧烷聚合单体在织物表面进行接枝聚合改性，在织物表面形成一层含硅拒水纳米薄膜，以使得织物具备疏水性能。
步骤(2)中，将织物置于等离子体发生器之前先对织物进行预处理，以取去除织物表面的杂质颗粒等；预处理过程包括：将织物浸泡在99.9％的乙醇溶液中超声波清洗15-20min，然后用去离子水清洗2-3次；将得到的织物平铺在烘箱中，60℃烘45-60min。
步骤(2)中，载气为氩气，载气流量为300L/h。
步骤(2)中，等离子体发生器的工作电压为180-350V，占空比为20％-80％，扫描间隔为2-5mm，扫描速度为4-6m/min，等离子体喷枪的喷口与样品之间的处理高度为4-5cm，聚合单体的流量为5-20g/h，扫描时间依据扫描速度、间隔还有样品的大小而定。
步骤(2)中，工作气体为氮气或者氧气，工作气体流量为2000L/h。
步骤(2)中，纳米薄膜的厚度为100-1000nm，优选为400-700nm，可以使得疏水织物保持稳定的疏水性能。
利用本发明的制备方法制备得到的疏水织物的接触角为140°-160°。
图6是本发明的制备装置示意图，将聚合单体放于聚合前体储罐1中，聚合单体经气泵传送至蒸发器2，设置蒸发器2温度高于聚合单体的蒸发温度，在蒸发器2中，聚合单体由液态变为气态；蒸发器2上设有温度传感器3，可以检测控制蒸发器2的温度；将织物置于等离子体发生器5的铝合金板7上，使得气态聚合单体在载气推动下进入等离子体喷枪6中，等离子喷枪6将气态聚合单体扫描到织物表面，使得气态聚合单体在织物表面聚合形成纳米薄膜，得到疏水织物。载气存储在载气罐4中，工作气体可以为氧气罐8中的氧气或者氮气罐9中的氮气，标号10为流量控制器，可以控制聚合单体流量、载气流量和工作气体流量，整个工艺流程可以由计算机11控制，所有的参数设定都可以记录并且重复再现使用。
本发明的疏水织物的制备工艺简单、易操作实施，可一步实现对织物表面的活化以及聚合接枝改性，以干式反应代替湿式加工，节约水资源且对环境无污染。本发明制备得到的织物具有持久的超疏水性，而且手感柔软。
实施例1
①将大小为10*10cm2的棉织物浸泡在99.9％的乙醇溶液中，超声波清洗15分钟、去离子水清洗3次，然后将棉织物平铺置放于烘箱中，60℃烘50分钟，最后将干燥后的棉织物放置于等离子体发生器的铝合金板上。
②在常温条件下，将浓度为99.9％的六甲基二硅氧烷置放于聚合前体储罐中，六甲基二硅氧烷经气泵传送至蒸发器，设置蒸发器温度为110℃，大于六甲基二硅氧烷的蒸发温度，六甲基二硅氧烷由液态转变为气态。
③将气态六甲基二硅氧烷在流量为300L/h的氩气推动下进入等离子体喷枪中，等离子喷枪将气态六甲基二硅氧烷扫描到棉织物表面，使得气态六甲基二硅氧烷在棉织物表面聚合形成纳米薄膜，得到疏水织物。工作气体为氧气，工作气体流量为2000L/h，工作电压为280V，占空比为40％，扫描时间为1min，扫描速度为5m/min，扫描间隔为2mm，处理高度为4.5cm，单体流量为10g/L。
实施例2
制备步骤与实施例1相同，区别在于单体流量为15g/L。
实施例3
制备步骤与实施例1相同，区别在于单体流量为20g/L。
实施例4
制备步骤与实施例1相同，区别在于占空比为20％。
实施例5
制备步骤与实施例1相同，区别在于占空比为60％。
实施例6
制备步骤与实施例1相同，区别在于工作气体为氮气。
实施例7
制备步骤与实施例1相同，区别在于工作气体为氮气，单体流量为15g/L。
实施例8
制备步骤与实施例1相同，区别在于工作气体为氮气，单体流量为20g/L。
将未经过处理的棉织物和实施例1-8得到的疏水织物作对比，在标准条件下放置24小时后，使用JY-PHb型接触角测定仪测定接触角大小，当水滴与织物接触60s之后开始读取数值，并在同一个样品的五处不同地方测量接触角，取平均值。结果如表1所示，实施例1-8得到的疏水织物的接触角都在140°以上，由此可知，采用本发明的方法制备得到的疏水织物都具备了超疏水性。
表1
织物 接触角
实施例1 144.5°
实施例2 146°
实施例3 148°
实施例4 153.2°
实施例5 147.6°
实施例6 141°
实施例7 144°
实施例8 142°
未经过处理的棉织物 0°
应用Phenom-Pro扫描电镜观察实施例1得到的疏水织物和未经过处理的织物的表面形貌，扫描电镜照片分别如图1和图2所示，结果表明，实施例1得到的疏水织物表面覆有一层均匀的纳米薄膜。
对实施例1得到的疏水织物进行EDS分析，表2为测试数据，图3为EDS图。结果表明，织物表面硅元素的含量为9.21％，说明六甲基二硅氧烷被成功接枝聚合到棉织物表面，疏水织物表面的纳米薄膜为含硅拒水纳米薄膜，该纳米薄膜的存在使得实施例1得到的疏水织物具有超疏水性。
表2
将实施例1得到的疏水棉织物浸泡在99.9％的乙醇溶液中，用超声波清洗15min，然后应用Phenom-Pro扫描电镜观察表面形貌，扫描电镜照片分别如图4示。结果表明，疏水织物经过浸泡清洗之后表面仍覆有一层均匀致密的薄膜，还可以说明六甲基二硅氧烷单体与棉织物表面具有较高的接枝率，疏水织物的耐水洗性好。
将水滴滴在实施例1得到的疏水织物表面上60s后的照片，如图5示，测量水滴的接触角为144.5°，说明实施例1得到的疏水织物具有优良的疏水性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种疏水织物及其制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将聚合单体经气泵传送至蒸发器，在蒸发器中，所述聚合单体由液态变为气态；
（2）将织物置于等离子体发生器中，使得所述气态聚合单体在载气推动下进入等离子体喷枪中，等离子喷枪将所述气态聚合单体扫描到所述织物表面，使得所述气态聚合单体在所述织物表面聚合形成纳米薄膜，得到疏水织物。
2.如权利要求1所述的疏水织物的制备方法，其特征在于，
所述步骤（1）中，所述聚合单体为硅氧烷类聚合单体。
3.如权利要求1所述的疏水织物的制备方法，其特征在于，
所述步骤（1）中，所述聚合单体为六甲基二硅氧烷或四甲基四乙烯基环四硅氧烷。
4.如权利要求1所述的疏水织物的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，将所述织物置于等离子体发生器之前先对所述织物进行预处理，预处理过程包括：将所述织物浸泡在99.9%的乙醇溶液中超声波清洗15-20min，然后用去离子水清洗2-3次；将得到的织物平铺在烘箱中，60℃烘45-60min。
5.如权利要求1所述的疏水织物的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，所述载气为氩气，载气流量为300L/h。
6.如权利要求1所述的疏水织物的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，等离子体发生器的工作电压为180-350V，占空比为20%-80%，扫描间隔为2-5mm，扫描速度为4-6m/min，处理高度为4-5cm，聚合单体的流量为5-20g/h。
7.如权利要求1所述的疏水织物的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，工作气体为氮气或者氧气，工作气体流量为2000L/h。
8.如权利要求1所述的疏水织物的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，所述纳米薄膜的厚度为100-1000nm。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制备得到的疏水织物。
10.如权利要求9所述的疏水织物，其特征在于，
所述疏水织物的接触角为140°-160°。
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