CN107916561B - 一种磁性超疏水织物及其制备方法 - Google Patents
一种磁性超疏水织物及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107916561B CN107916561B CN201711129790.3A CN201711129790A CN107916561B CN 107916561 B CN107916561 B CN 107916561B CN 201711129790 A CN201711129790 A CN 201711129790A CN 107916561 B CN107916561 B CN 107916561B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fabric
- magnetism
- superhydrophobic
- preparation
- superhydrophobic fabric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical class O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 16
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229940056319 ferrosoferric oxide Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- -1 polydimethylsiloxanes Polymers 0.000 claims description 9
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 8
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 4
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DCQBZYNUSLHVJC-UHFFFAOYSA-N 3-triethoxysilylpropane-1-thiol Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCS DCQBZYNUSLHVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 3
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 3
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- DHGUOKRCSSAAPM-UHFFFAOYSA-N dimethoxy-octyl-(trifluoromethoxy)silane Chemical class FC(O[Si](OC)(OC)CCCCCCCC)(F)F DHGUOKRCSSAAPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 2
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims 2
- YAGBAUUBKBTRNY-UHFFFAOYSA-N CO[SiH](OC)OC.C(C=C)(=O)OCCC[SiH2]OCC Chemical compound CO[SiH](OC)OC.C(C=C)(=O)OCCC[SiH2]OCC YAGBAUUBKBTRNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 8
- 235000019593 adhesiveness Nutrition 0.000 description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000314 poly p-methyl styrene Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 206010063401 primary progressive multiple sclerosis Diseases 0.000 description 2
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000549556 Nanos Species 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/32—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
- D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
- D06M11/49—Oxides or hydroxides of elements of Groups 8, 9,10 or 18 of the Periodic Table; Ferrates; Cobaltates; Nickelates; Ruthenates; Osmates; Rhodates; Iridates; Palladates; Platinates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/643—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/02—Natural fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/04—Vegetal fibres
- D06M2101/06—Vegetal fibres cellulosic
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/02—Natural fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/10—Animal fibres
- D06M2101/12—Keratin fibres or silk
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/26—Polymers or copolymers of unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof
- D06M2101/28—Acrylonitrile; Methacrylonitrile
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/32—Polyesters
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/34—Polyamides
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/38—Polyurethanes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
- D06M2200/10—Repellency against liquids
- D06M2200/12—Hydrophobic properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种磁性超疏水织物及其制备方法。该制备方法先将普通织物浸入含聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂改性的四氧化三铁粒子和有机溶剂的混合溶液中搅拌;将织物取出后置于磁铁下方1‐5mm处在室温下保持10‐60min,在溶剂挥发的同时四氧化三铁粒子会受磁场的作用逐渐向织物上的聚二甲基硅氧烷表层迁移;最后,将织物置于80‐130℃的温度下使聚二甲基硅氧烷发生热固化形成交联结构,制得表面呈微纳粗糙结构的磁性超疏水织物。本发明工艺简单,所制备的超疏水织物的正面水接触角达到167°且水滴易滚动,反面水接触角达到154°且水滴易被粘附。此外,织物还具有良好的磁性,饱和磁化强度达到1.285emu/g。
Description
技术领域
本发明涉及一种超疏水材料,具体涉及一种磁性超疏水织物及其制备方法。
背景技术
超疏水织物凭借其在自清洁、防覆冰、防污染、阻燃、油水分离等领域的重要应用价值,引起了人们的广泛关注,是目前功能纺织品的热点之一。受自然界中“荷叶效应”的启发,人们发现固体表面的超疏水性是由表面的微纳几何粗糙结构和低表面能物质共同决定的。基于此原理,研究者们提出了气相沉积法、化学刻蚀法、溶胶凝胶法、静电纺丝法、层层自组装法、喷涂法等多种构造超疏水织物的方法。例如,Xue,C.H.等人结合碱液刻蚀和巯基点击化学反应在织物表面构造了超疏水涂层(J.Mater.Chem.A 2015,3,21797‐21804),中国发明专利CN104562709通过氧化银颗粒的沉积和低表面能物质的修饰制备了一种稳定超疏水织物。但是,这些方法仍存在制备工艺繁琐、反应条件苛刻、织物性能单一等缺点。
中国发明专利申请2016100795436公开了一种超疏水织物及其构筑方法,构筑方法通过将甲基三甲基硅氧烷作为制备硅凝胶的原料,同时将纺织品浸渍在硅凝胶溶液与聚二甲基硅氧烷的混合溶液中,使得制备得到的疏水织物不易脱落,且机械性能好,而且,本发明提供的构筑方法,浸渍完成后,通过直接自然晾干即可得到超疏水表面,不需加热烘干,进而极大的降低了生产成本,也简化了构筑方法,且浸渍用的混合溶液性质稳定,可多次使用;同时,本发明得到的超疏水织物的防水性能和透气性能也很好。中国发明专利申请2016100795436需要加入较多的硅凝胶以构造粗糙度;而且该发明制备的超疏水织物正反面具有相似的粗糙结构,功能单一,不具有磁性,无法应用于吸波材料、吸热材料、医用衣物等领域,应用范围窄。
发明内容
本发明针对目前超疏水织物制备过程复杂、反应条件苛刻和功能单一等缺点,提供一种操作简单、成本低廉的超疏水织物的制备方法,所得织物具有良好的磁性和优异的超疏水性,且织物正反面对水滴具有不同的粘附性。
本发明的目的通过如下技术方案实现:
一种磁性超疏水织物的制备方法:
(1)按质量份数计,将1‐5份的四氧化三铁纳米粒子加入到50‐150份的乙醇中超声分散10‐60min,再将0.5‐1.0份的硅烷偶联剂和0.5‐3份的水加入,在室温下机械搅拌3‐12h,然后在8000‐12000rpm转速下离心10‐40min,将所得产物在40‐60℃温度下真空干燥1‐12h,即得改性四氧化三铁纳米粒子。
(2)按质量份数计,将1‐3份的改性四氧化三铁纳米粒子和6‐10份的聚二甲基硅氧烷加入到100‐160份的有机溶剂中超声分散10‐60min,然后将织物放入并在室温下以100‐300rpm的速度机械搅拌20‐60min。将织物取出后置于磁铁下方1‐5mm处保持10‐60min,在溶剂挥发的同时四氧化三铁粒子会受磁场的作用逐渐向织物上的聚二甲基硅氧烷表层迁移;最后将织物在80‐130℃的温度下放置0.5‐2h,使聚二甲基硅氧烷发生热固化形成交联结构,制得表面呈微纳粗糙结构的磁性超疏水织物。
为进一步实现本发明目的,优选地,所述四氧化三铁纳米粒子的尺寸为20‐100nm。
优选地,所述硅烷偶联剂为十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ‐甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
优选地,所述聚二甲基硅氧烷为美国道康宁Sylgard 184和Sylgard 186的任意一种中的A组分,使用时需同时添加B组分,A、B组分的混合质量比为10:1。
优选地,所述有机溶剂为四氢呋喃、甲苯和己烷中的任意一种。
优选地,所述磁铁的磁感应强度为0.5‐1.0特斯拉,且磁铁的横截面积要大于织物的面积(以能够覆盖织物为准)。
优选地,所述普通织物为聚酯、棉、羊毛、腈纶、聚氨酯和尼龙中的任意一种。
一种磁性超疏水织物,由上述的制备方法制得。该织物的正面水接触角为155.5°‐167°,且水滴易滚落,反面水接触角达到150°‐154°,且水滴易被粘附;织物的饱和磁化强度达到1.285emu/g。
本发明一种磁性超疏水织物的制备方法,首先将织物浸入含聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂改性的四氧化三铁粒子和有机溶剂的混合溶液中机械搅拌;其次将取出的织物置于磁场条件下并固化,得到具有粗糙结构的磁性超疏水织物。本发明工艺简单,所制备的超疏水织物的正面水接触角达到155.5°‐167°且水滴易滚动,反面水接触角达150.0°‐154°且水滴易被粘附。尤其是,织物还具有良好的磁性,通过磁场驱动该超疏水织物可以实现油水分离,在海洋表面油污处理方面具有重要的应用价值。此外,该磁性超疏水织物可以作为吸波材料、吸热材料等,在军事和国防方面具有潜在的应用前景。
本发明所述的磁性超疏水涂层的制备方法,与现有技术相比,具有如下优点:
1)中国发明专利申请2016100795436需要加入较多的硅凝胶以构造粗糙度,而本发明通过磁场控制使氧化铁颗粒向聚二甲基硅氧烷表层聚集,使用较少的氧化铁颗粒用量即可实现明显的粗糙度。
2)中国发明专利申请2016100795436制备的超疏水织物正反面具有相似的粗糙结构,功能单一,不具有磁性,无法应用于吸波材料、吸热材料、医用衣物等领域,应用范围窄。而本发明制备的磁性超疏水织物除了可应用于油水分离,还可作为吸波材料、吸热材料等在军事和国防方面得到应用。
3)本发明在磁场条件下使改性的四氧化三铁粒子向织物上的聚二甲基硅氧烷表层迁移以构造粗糙度,具有工艺简单、条件温和、无需昂贵设备等优点,且制备的超疏水织物具有磁性。
4)本发明制备的超疏水织物正反两面接触角均大于150°,但水滴对其具有不同的粘附性,其中正面水滴易滚落,反面水滴易被粘附,拓宽了超疏水材料的应用领域。
附图说明
图1为实施例1制备的磁性超疏水织物正面的扫描电镜图(图像放大倍数为2000倍)。
图2为实施例1制备的磁性超疏水织物反面的扫描电镜图(图像放大倍数为2000倍)。
具体实施方案
为更好地理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步说明,但是本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将2g粒径为20‐40nm的四氧化三铁纳米粒子加入到75g乙醇中超声分散10min,再将0.5g十三氟辛基三乙氧基硅烷和1g水加入,在室温下机械搅拌12h,然后在8000rpm转速下离心40min,将所得产物在60℃温度下真空干燥1h,即得改性四氧化三铁纳米粒子;
将0.22g改性四氧化三铁纳米粒子和0.5g Sylgard 184 A组分及0.05g B组分加入到6.875g甲苯中超声分散30min,然后将2cm×2cm的聚酯织物放入并在室温下以300rpm的速度机械搅拌30min,将织物取出后置于横截面为圆形且半径为2cm的磁铁下方2mm处保持10min;最后将织物在80℃的温度下放置2h,制得表面呈微纳粗糙结构的磁性超疏水织物。
制备的超疏水织物的正面扫描电镜图如图1所示,可以看出,织物表面呈现明显的微纳粗糙结构,其中凸起部分为改性四氧化三铁粒子。这主要是因为在溶剂甲苯挥发且伴随着体系粘度逐渐变大的过程中,改性四氧化三铁粒子在磁场的作用下会向织物上的聚二甲基硅氧烷表层迁移并形成聚集。在升高温度的情况下,聚二甲基硅氧烷发生热固化形成化学交联结构,四氧化三铁就固定在交联的聚二甲基硅氧烷表层形成微纳粗糙结构。超疏水织物的反面扫描电镜图如图2所示,织物表面粗糙度较小,这主要是由于四氧化三铁纳米粒子向磁铁方向运动,织物反面被聚二甲基硅氧烷覆盖而变得平滑,仅存在少量凸起的四氧化三铁粒子。
为了评价超疏水织物正反面的疏水性,对水滴在其正面和反面的接触角及粘附性进行测量,粘附性具体测试方法为:采用德国KRUSS公司的DSA100测试仪,将本实施例制备的超疏水织物固定在滚动角测试平台上。旋转平台,若水滴在平台旋转至90°前已落下,则记为滚落,反之则记为粘附,所得结果列于表1。从表1可以看出,本实施例所制备的磁性织物正面的水接触角为167°,水滴易滚落;而织物反面的水接触角虽然达154°,但水滴易被粘附。
为了评价超疏水织物的磁性,采用PPMS综合物性测量系统(Quantum,USA)对织物进行磁性测量,所得结果列于表2。从表2可以看出,本实施例所制备的织物的饱和磁化强度达到1.182emu/g,表现出良好的磁性。通过磁场驱动超疏水织物的运动可以实现油水分离,在海洋表面油污处理方面具有重要的应用价值。此外,该磁性超疏水织物还可以作为吸波材料、吸热材料等,在军事和国防方面具有潜在的应用前景。
实施例2
将1g粒径为80‐100nm的四氧化三铁纳米粒子加入到50g乙醇中超声分散30min,再将0.6g巯丙基三乙氧基硅烷和2g水加入,在室温下机械搅拌3h,然后在12000rpm转速下离心10min,将所得产物在40℃温度下真空干燥12h,即得改性四氧化三铁纳米粒子;将0.033g改性四氧化三铁纳米粒子和0.3g Sylgard 184 A组分及0.03g B组分加入到3.3g四氢呋喃中超声分散10min,然后将2cm×2cm的棉织物放入并在室温下以200rpm的速度机械搅拌20min,将织物取出后置于横截面为4cm×4cm大小的磁铁下方1mm处保持60min;最后将织物在130℃的温度下放置0.5h,制得表面呈微纳粗糙结构的磁性超疏水织物。
表1列出了本实施例制备的磁性超疏水织物正反面的水接触角以及对水滴的粘附性,表2列出了本实施例制备的磁性超疏水织物的饱和磁化强度。从表1可以看出,本实施例所制备的磁性超疏水织物正面的水接触角为155.5°,水滴易滚落;而织物反面的水接触角虽然达150°,但水滴易被粘附。从表2可以看出,本实施例所制备的磁性超疏水织物的饱和磁化强度达到0.616emu/g,表现出良好的磁性。
实施例3
将5g粒径为60‐80nm的四氧化三铁纳米粒子加入到150g乙醇中超声分散60min,再将1g氨丙基三乙氧基硅烷和3g水加入,在室温下机械搅拌12h,然后在10000rpm转速下离心20min,将所得产物在50℃温度下真空干燥6h,即得改性四氧化三铁纳米粒子;将0.11g改性四氧化三铁纳米粒子和0.4g Sylgard 184 A组分及0.04g B组分加入到12.57g己烷中超声分散20min,然后将半径为2cm的圆形尼龙织物放入并在室温下以100rpm的速度机械搅拌60min,将织物取出后置于横截面为圆形且半径为3cm的磁铁下方5mm处保持60min;最后将织物在100℃的温度下放置1h,制得表面呈微纳粗糙结构的磁性超疏水织物。
表1列出了本实施例制备的磁性超疏水织物正反面的水接触角以及对水滴的粘附性,表2列出了本实施例制备的磁性超疏水织物的饱和磁化强度。从表1可以看出,本实施例所制备的磁性超疏水织物正面的水接触角为162°,水滴易滚落;而织物反面的水接触角虽然达153.5°,但水滴易被粘附。从表2可以看出,本实施例所制备的磁性超疏水织物的饱和磁化强度达到0.805emu/g,表现出良好的磁性。
实施例4
将1g粒径为40‐60nm的四氧化三铁纳米粒子加入到100g乙醇中超声分15min,再将0.8g氨丙基三乙氧基硅烷和1.5g水加入,在室温下机械搅拌8h,然后在10000rpm转速下离心20min,将所得产物在60℃温度下真空干燥4h,即得改性四氧化三铁纳米粒子;将0.275g改性四氧化三铁纳米粒子和0.5g Sylgard 184 A组分及0.05g B组分加入到9.17g己烷中超声分散20min,然后再将2cm×3cm的腈纶织物放入并在室温下以200rpm的速度机械搅拌40min,将织物取出后置于横截面为5cm×5cm大小的磁铁下方2mm处保持20min;最后将织物在100℃的温度下放置1h,制得表面呈微纳粗糙结构的磁性超疏水织物。
表1列出了本实施例制备的磁性超疏水织物正反面的水接触角以及对水滴的粘附性,表2列出了本实施例制备的磁性超疏水织物的饱和磁化强度。从表1可以看出,本实施例所制备的磁性超疏水织物正面的水接触角为166.5°,水滴易滚落;而织物反面的水接触角虽然达154°,但水滴易被粘附。从表2可以看出,本实施例所制备的磁性超疏水织物的饱和磁化强度达到1.285emu/g,表现出良好的磁性。
表1为本发明实施例磁性超疏水织物正反面的水接触角以及对水滴的粘附性;
表1
注:采用德国KRUSS公司的DSA100测试仪对接触角进行测试,每个样品取5个点计算平均值。
表2为本发明实施例磁性超疏水织物的饱和磁化强度。
表2
注:采用美国Quantum公司的PPMS综合物性测量系统对磁性进行测试。
Claims (10)
1.一种磁性超疏水织物的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)按质量份数计,将1-5份的四氧化三铁纳米粒子加入乙醇中超声分散,再加入0.5-1.0份的硅烷偶联剂和0.5-3份水,搅拌,然后在8000-12000rpm转速下心处理,将所得产物真空干燥,即得改性四氧化三铁纳米粒子;
(2)按质量份数计,将1-3份的改性四氧化三铁纳米粒子和6-10份的聚二甲基硅氧烷加入到100-160份的有机溶剂中超声分散,然后将织物放入并在室温下以100-300rpm的速度机械搅拌20-60min;将织物取出后置于磁铁下方1-5 mm处保持10-60min,在溶剂挥发的同时四氧化三铁粒子会受磁场的作用逐渐向织物上的聚二甲基硅氧烷表层迁移;最后将织物在80-130oC的温度下放置0.5-2h,使聚二甲基硅氧烷发生热固化形成交联结构,制得表面呈微纳粗糙结构的磁性超疏水织物。
2.根据权利要求1所述的磁性超疏水织物的制备方法,其特征在于:所述的四氧化三铁纳米粒子的尺寸为20-100nm。
3.根据权利要求1所述的磁性超疏水织物的制备方法,其特征在于:所述硅烷偶联剂为十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的磁性超疏水织物的制备方法,其特征在于:所述聚二甲基硅氧烷为美国道康宁Sylgard 184和Sylgard 186的任意一种中的A组分,使用时需同时添加B组分,A、B组分的混合质量比为10:1;其中A组分为基本组分,属于双键封端的聚二甲基硅氧烷,B组分为固化剂,属于多官能度的含硅氢键的聚二甲基硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的磁性超疏水织物的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂为四氢呋喃、甲苯和己烷中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的磁性超疏水织物的制备方法,其特征在于:以质量份数计,所述乙醇的用量为50-150份;步骤(1)和步骤(2)所述超声分散的时间都为10-60min;步骤(1)的搅拌为机械搅拌,搅拌的时间为3-12h;步骤(1)的离心处理为在8000-12000rpm转速下离心10-40min;步骤(1)的真空干燥为在40-60oC温度下真空干燥1-12h。
7.根据权利要求1所述的磁性超疏水织物的制备方法,其特征在于:所述磁铁的磁感应强度为0.5-1.0特斯拉,且磁铁的横截面积要大于织物的面积。
8.根据权利要求1所述的磁性超疏水织物的制备方法,其特征在于:所述普通织物为聚酯、棉、羊毛、腈纶、聚氨酯和尼龙中的任意一种。
9.一种磁性超疏水织物,其特征在于由权利要求1-7任一项所述的制备方法制得。
10.根据权利要求8所述的磁性超疏水织物,其特征在于:该织物的正面水接触角为155.5°-167o,且水滴易滚落,反面水接触角达到150 o -154o,且水滴易被粘附;织物的饱和磁化强度达到1.285 emu/g。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711129790.3A CN107916561B (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种磁性超疏水织物及其制备方法 |
PCT/CN2018/111931 WO2019095960A1 (zh) | 2017-11-15 | 2018-10-25 | 一种磁性超疏水织物及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711129790.3A CN107916561B (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种磁性超疏水织物及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107916561A CN107916561A (zh) | 2018-04-17 |
CN107916561B true CN107916561B (zh) | 2019-08-20 |
Family
ID=61896492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711129790.3A Active CN107916561B (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种磁性超疏水织物及其制备方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107916561B (zh) |
WO (1) | WO2019095960A1 (zh) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107916561B (zh) * | 2017-11-15 | 2019-08-20 | 华南理工大学 | 一种磁性超疏水织物及其制备方法 |
CN108912748A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-11-30 | 南京理工大学 | 一种碳基材料与四氧化三铁复合的致密超疏水涂层的制备方法 |
CN109295733B (zh) * | 2018-09-14 | 2021-04-27 | 河北工业大学 | 一种水性无氟超疏水织物的制备方法 |
CN109610160A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-04-12 | 浙江大学 | 一种具有优异疏水性能的蚕丝织物的制备方法 |
CN110079994A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-08-02 | 常州市雄泰纺织品有限公司 | 一种磁性织物的制备方法 |
CN111286267B (zh) * | 2020-02-12 | 2022-01-28 | 常熟理工学院 | 具有针状表面结构的超疏水高黏附涂层薄膜的制备方法 |
CN111389695B (zh) * | 2020-02-12 | 2022-08-26 | 常熟理工学院 | 一种超疏水涂层薄膜的润湿性调控方法 |
CN112409884B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-04-08 | 湖南科技大学 | 一种环氧树脂/go超疏水防腐涂层的制备方法 |
CN113861836A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-12-31 | 中国矿业大学 | 一种具有多尺度结构的柔性超疏水薄膜可控制备方法 |
CN113275224B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-09-23 | 杭州电子科技大学 | 一种钕铁硼永磁体的表面腐蚀防护方法 |
CN113322715B (zh) * | 2021-06-22 | 2022-06-07 | 扬州大学 | 光、磁双重响应致动器复合材料的制备方法 |
CN113717528B (zh) * | 2021-08-16 | 2023-03-07 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种柔性传感器界面及其制备方法 |
CN115233456A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-10-25 | 浙江泰斯德电气有限公司 | 一种纤维织物整理用涂料及其使用方法 |
CN116020725B (zh) * | 2022-12-26 | 2023-12-22 | 江苏理工学院 | 一种磁控液滴无损运输的超疏水表面的制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110119895A (ko) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | (주)에스티원창 | 수분산폴리우레탄의 다중광택코팅방법 |
CN103173998A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 用于油水分离的超疏水织布的制备方法 |
CN104805680A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-29 | 武汉纺织大学 | 一种功能性织物的制备方法 |
CN105602297A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-05-25 | 天津理工大学 | 一种通过不同平均粒径无机纳米颗粒复合制备超疏水涂层的方法 |
CN105731547A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 苏州科技学院 | 一种疏水四氧化三铁磁性纳米粒子及其制备方法 |
CN107130428A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-05 | 东华大学 | 一种超疏水织物及其制备方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101728047A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-06-09 | 上海交通大学 | 四氧化三铁磁性纳米粒子乳液的制备方法 |
CN103074768A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-05-01 | 陕西科技大学 | 一种超耐用超疏水纺织品及其制备方法 |
CN103060927B (zh) * | 2012-12-24 | 2014-06-11 | 吉林大学 | 一种基于超疏水界面的水溶性蛋白的磁性可控书写方法 |
KR20150081177A (ko) * | 2014-01-03 | 2015-07-13 | 한국과학기술연구원 | 침상의 나노구조를 가지는 초소수성 섬유, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 섬유제품 |
CN204824698U (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-02 | 三峡大学 | 一种具有荷叶效应表面的制备设备 |
CN105477904A (zh) * | 2015-10-12 | 2016-04-13 | 杭州师范大学 | 一种超疏水超亲油海绵材料的制备方法与应用 |
CN105780468B (zh) * | 2016-03-28 | 2019-02-19 | 北京易净星科技有限公司 | 超疏水织物及其制备方法 |
CN106553249A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-04-05 | 浙江农林大学 | 制备超疏水趋磁性木材表面的方法及其木材 |
CN107916561B (zh) * | 2017-11-15 | 2019-08-20 | 华南理工大学 | 一种磁性超疏水织物及其制备方法 |
-
2017
- 2017-11-15 CN CN201711129790.3A patent/CN107916561B/zh active Active
-
2018
- 2018-10-25 WO PCT/CN2018/111931 patent/WO2019095960A1/zh active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110119895A (ko) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | (주)에스티원창 | 수분산폴리우레탄의 다중광택코팅방법 |
CN103173998A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 用于油水分离的超疏水织布的制备方法 |
CN104805680A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-29 | 武汉纺织大学 | 一种功能性织物的制备方法 |
CN105602297A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-05-25 | 天津理工大学 | 一种通过不同平均粒径无机纳米颗粒复合制备超疏水涂层的方法 |
CN105731547A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-07-06 | 苏州科技学院 | 一种疏水四氧化三铁磁性纳米粒子及其制备方法 |
CN107130428A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-05 | 东华大学 | 一种超疏水织物及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019095960A1 (zh) | 2019-05-23 |
CN107916561A (zh) | 2018-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107916561B (zh) | 一种磁性超疏水织物及其制备方法 | |
CN105780468B (zh) | 超疏水织物及其制备方法 | |
Khan et al. | Superhydrophobicity, UV protection and oil/water separation properties of fly ash/Trimethoxy (octadecyl) silane coated cotton fabrics | |
CN106381709B (zh) | 用于纺织品的超疏水与抗紫外整理剂、制备方法及其应用 | |
CN102154832B (zh) | 一种具有电磁屏蔽功能的织物涂层整理剂及其制备方法 | |
CN103726302B (zh) | 一种多功能超疏水杂化材料的制备方法 | |
CN101851854B (zh) | 制备具有耐洗性的超亲水毛织物的纳米整理方法 | |
CN104805680A (zh) | 一种功能性织物的制备方法 | |
CN104262639B (zh) | 超疏水型交联聚硅氧烷-聚倍半硅氧烷纳米球杂化材料的制备方法 | |
WO2017133312A1 (zh) | 一种超疏水织物及其构筑方法 | |
CN109837758B (zh) | 一种织物超疏水表面的制备方法 | |
CN110644240B (zh) | 一种多功能耐久性和自修复超疏水织物表面的制备方法 | |
CN107130428A (zh) | 一种超疏水织物及其制备方法 | |
WO2017219610A1 (zh) | 用于制备超双疏表面的涂层液的生产方法、具有超双疏表面的织物及多功能织物 | |
CN110093775A (zh) | 一种具有导电性能的抗紫外棉织物的制备方法 | |
Yin et al. | Water-repellent functional coatings through hybrid SiO2/HTEOS/CPTS sol on the surfaces of cellulose fibers | |
CN110396148A (zh) | 一种磁性聚苯乙烯微球及其制备方法 | |
CN106894245A (zh) | 结构色面料的制备方法 | |
Liu et al. | A multifunctional composite material with piezoresistivity and mechanoluminescence properties for a wearable sensor | |
CN110344241A (zh) | 一种超疏水型电磁屏蔽织物的制备方法 | |
CN105544187B (zh) | 一种超疏水织物及其制备方法 | |
CN109295741A (zh) | 一种用于电磁防护领域的石墨涂层预氧丝毡复合材料及其制备方法 | |
Luo et al. | Superhydrophobic and oleophobic textiles with hierarchical micro-nano structure constructed by sol–gel method | |
CN111764159A (zh) | 一种棉织物无氟防水整理方法 | |
CN110079992A (zh) | 一种超疏水织物的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |