CN109706735A - 一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种织物的制备方法，特别涉及一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，属于纺织品功能整理的领域。该方法包括如下步骤：（1）将织物洗净后烘干备用；（2）将织物单面进行保护，在氧气压强恒定的条件下，对其进行等离子体辉光放电处理，关闭氧气后，在接枝单体蒸气压强恒定的条件下再次进行等离子体辉光放电处理，得到单面超疏水单面亲水Janus型织物；等离子体辉光放电处理是由冷等离子体处理仪产生等离子体辉光，等离子体处理功率在30‑120W之间，时间在1‑10min范围内。该方法工艺简单易控制，适用于各类棉织物及醋酸纤维无纺布的单面处理，既可以达到功能性要求，又具有较好的服用性能。

Description

一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种织物的制备方法，特别涉及一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，属于纺织品功能整理的领域。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，在穿衣需要的同时，纺织品还要在许多特殊的条件下完成特定的功能，同时仍不失其原有的舒适性，这不仅与手感风格有关，还与织物的疏水透湿性有很大关系。

单面亲水、单面疏水的Janus型织物具有较高的附加价值，在分离过滤、医用卫生等方面具有广阔的应用前景。该类织物通常采用单面涂覆疏水整理剂的方法获得，但该法获得的单面超疏水、单面亲水纺织品透气性与手感均较差，并且操作复杂，易产生污染。吴烨芳等人以印花的手段将疏水整理剂刮印在棉织物表面，使棉织物具有干爽导湿的特性，但经该法整理后棉织物透气性明显下降。专利CN 104878591A公开了一种超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法，该法利用高压静电场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在棉织物表面，该法喷涂织物时带液量不好控制，易发生渗透，且操作繁复；吴济宏等人通过对纱线进行疏水整理，后织造双层针织结构面料，实现织物的拒水导湿作用，但该法工艺复杂，成本较高。

发明内容

本发明提供一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，该方法工艺简单易控制，适用于各类棉织物及醋酸纤维无纺布的单面处理，既可以达到功能性要求，又具有较好的服用性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将织物洗净后烘干备用；

(2)将织物单面进行保护，在氧气压强恒定的条件下，对其进行等离子体辉光放电处理，关闭氧气后，在接枝单体蒸气压强恒定的条件下再次进行等离子体辉光放电处理，得到单面超疏水单面亲水Janus型织物；

等离子体辉光放电处理是由冷等离子体处理仪产生等离子体辉光，等离子体处理功率在30-120W之间，时间在1-10min范围内。

本发明利用冷等离子技术使单体接枝共聚在织物表面。将织物单面进行保护，在氧气氛围中以30-120W功率处理1-5min，然后在单体氛围中以30-120W功率处理2-10min，使单体接枝共聚在纤维表面。反应只在单面进行，从而使织物具有单面超疏水、单面亲水的特性，以该法制备的Janus型织物透气性、柔软度良好，疏水面接触角达150°以上，亲水面则保持较好的吸湿性，在满足功能性要求的同时保持了良好的服用性能。相对于涂覆、喷淋等传统单面疏水处理方法，该法具有可操作性好、工艺简单、高效环保等优势。

本发明以手感柔软、价格低廉的棉织物为基材，用冷等离子处理的方法将单体接枝在织物表面，使其达到单面亲水单面疏水的效果，该技术简单可行，操作方便，无需将织物浸泡或涂覆疏水整理剂，不影响其透气性和柔软度。该面料可用于新型功能纺织品的制作，既可以保持干爽柔软的舒适感，又可以满足拒水需求；还可用于工业废水中的油水分离，分离效率可达95％以上。

作为优选，所述步骤(2)中织物的单面保护，是将织物一面附在塑料或纸板上，另一面暴露在冷等离子体反应室中。

作为优选，所用接枝单体纯度为99.00％。

作为优选，所用织物为棉织物或离心纺丝及静电纺丝制得的醋酸纤维无纺布。作为优选，所用棉织物为白色或着色的针织或机织棉织物。作为优选，所述步骤(1)中织物是棉织物时，将棉织物用2g/L的209洗涤剂40℃洗涤5min，冷水洗净后80℃烘干备用。

作为优选，等离子体辉光放电处理的放电频率为13.56MHz。

作为优选，该方法包括如下步骤：

(1)将织物洗净后烘干备用；

(2)将织物单面进行保护，取适量接枝单体加入冷等离子体所连锥形瓶中，将其水浴加热升温至60-90℃，使接枝单体挥发成气体；所用接枝单体为八甲基环四硅氧烷(D4)或四甲基四乙烯环四硅氧烷(D4^vi)；

(3)将单面保护的织物放入冷等离子体反应室中进行等离子体辉光放电处理中，抽真空，当压强降至5Pa以下时通O₂，至少两次气体循环后调节阀门，保持压强在稳定值20Pa后开启冷等离子体射频按钮，对织物进行处理，时间为1-5min，功率为30-120W，最优条件为80W处理2min；

(4)放电结束后关闭氧气阀，抽真空，当压强降至5Pa以下时，两次通入经过水浴加热后挥发的接枝单体气体，当压强在恒定值12Pa后开启冷等离子体射频按钮，对织物表面进行接枝共聚，时间为2-10min，功率为30-120W，最优条件为80W处理8min；

(5)放电结束后通入大气，打开反应室顶盖取出样品，关闭气阀与实验仪器。

一种由所述的制备方法得到的单面超疏水单面亲水Janus型织物。

本发明制得的单面超疏水、单面亲水Janus型织物，是将织物单面保护后，首先在氧气氛围下进行冷等离子处理，使织物表面活性集团增加，然后在单体氛围下对织物表面的活性集团进行接枝共聚，使更多的单体聚集在织物表面，达到超疏水效果，同时未被处理面仍保持良好的亲水性。该法制备的Janus型织物可用于制作新型功能性纺织品，还可用于工业废水的油水分离，具有以下特点：

(1)本发明制备工艺简便，环保高效，反应条件易控，可操作性好；

(2)本发明利用冷等离子处理的方法，将织物一面进行整理，单体聚集只发生在织物表面，使织物单面亲水、单面超疏水的双面异性明显，且经过多次水洗后处理面仍有较好的疏水效果；

(3)本发明使单体接枝共聚在织物单面从而达到单面亲水、单面超疏水效果，相对于涂层等方法，手感更加柔软，吸湿透气性良好，具有广阔的应用前景；

(4)本发明制备的Janus型织物用于油水分离效率可达98％，且重复利用率好，在十次油水分离后分离效率仍在80％以上。

附图说明

图1是织物处理前后的扫描电子显微镜照片；

图2是织物处理后亲水面与疏水面接触角示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

以下实施例中，所述的八甲基环四硅氧烷的纯度为99.00％。

冷等离子体处理仪，HD－1B型，常州常泰等离子体技术开发有限公司。

实施例1

一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，具体步骤如下：

(1)取20cm×20cm白色针织棉织物，用2g/L的209洗涤剂40℃洗涤5min，冷水洗净后80℃烘干；

(2)将棉织物附在22cm×22cm平薄塑料板上，使其单面暴露在反应室中，取100ml的D4单体加入冷等离子体所连锥形瓶中，85℃水浴加热；

(3)将单面保护的棉织物用塑料夹子悬挂在玻璃棒上，放入冷等离子体反应室中，抽真空，当压强降至5Pa以下时通O₂，两次气体循环后调节阀门，保持压强在稳定值20Pa后开启冷等离子体射频按钮，对棉织物进行处理，时间为2min，功率为60W；

(4)放电结束后关闭氧气阀，抽真空，当压强降至5Pa以下时，两次通入经过水浴加热后挥发的单体气体，当压强在恒定值12Pa后开启冷等离子体射频按钮，对样品表面进行接枝共聚，时间为2min，功率为60W；

(5)放电结束后通入空气，打开反应室顶盖取出样品，关闭气阀与实验仪器。

实施例2

一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，具体步骤如下：

(1)取20cm×20cm白色针织棉织物，用2g/L的209洗涤剂40℃洗涤5min，冷水洗净后80℃烘干；

(2)将棉织物附在22cm×22cm平薄塑料板上，使其单面暴露在反应室中，取100ml的D4单体加入冷等离子体所连锥形瓶中，90℃水浴加热；

(3)将单面保护的棉织物用塑料夹子悬挂在玻璃棒上，放入冷等离子体反应室中，抽真空，当压强降至5Pa以下时通O₂，两次气体循环后调节阀门，保持压强在稳定值20Pa后开启冷等离子体射频按钮，对棉织物进行处理，时间为2min，功率为60W；

(4)放电结束后关闭氧气阀，抽真空，当压强降至5Pa以下时，两次通入经过水浴加热后挥发的单体气体，当压强在恒定值12Pa后开启冷等离子体射频按钮，对样品表面进行接枝共聚，时间为5min，功率为60W；

(5)放电结束后通入空气，打开反应室顶盖取出样品，关闭气阀与实验仪器。

实施例3

一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，具体步骤如下：

(1)取20cm×20cm白色针织棉织物，用2g/L的209洗涤剂40℃洗涤5min，冷水洗净后80℃烘干；

(2)将棉织物附在22cm×22cm平薄塑料板上，使其单面暴露在反应室中，取100ml的D4单体加入冷等离子体所连锥形瓶中，85℃水浴加热；

(3)将单面保护的棉织物用塑料夹子悬挂在玻璃棒上，放入冷等离子体反应室中，抽真空，当压强降至5Pa以下时通O₂，两次气体循环后调节阀门，保持压强在稳定值20Pa后开启冷等离子体射频按钮，对棉织物进行处理，时间为2min，功率为80W；

(4)放电结束后关闭氧气阀，抽真空，当压强降至5Pa以下时，两次通入经过水浴加热后挥发的单体气体，当压强在恒定值12Pa后开启冷等离子体射频按钮，对样品表面进行接枝共聚，时间为5min，功率为80W；

(5)放电结束后通入空气，打开反应室顶盖取出样品，关闭气阀与实验仪器。

实施例4

一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，具体步骤如下：

(1)取20cm×20cm白色针织棉织物，用2g/L的209洗涤剂40℃洗涤5min，冷水洗净后80℃烘干；

(2)将棉织物附在22cm×22cm平薄塑料板上，使其单面暴露在反应室中，取100ml的D4单体加入冷等离子体所连锥形瓶中，85℃水浴加热；

(3)将单面保护的棉织物用塑料夹子悬挂在玻璃棒上，放入冷等离子体反应室中，抽真空，当压强降至5Pa以下时通O₂，两次气体循环后调节阀门，保持压强在稳定值20Pa后开启冷等离子体射频按钮，对棉织物进行处理，时间为2min，功率为100W；

(4)放电结束后关闭氧气阀，抽真空，当压强降至5Pa以下时，两次通入经过水浴加热后挥发的单体气体，当压强在恒定值12Pa后开启冷等离子体射频按钮，对样品表面进行接枝共聚，时间为5min，功率为100W；

(5)放电结束后通入空气，打开反应室顶盖取出样品，关闭气阀与实验仪器。

实施例5

一种单面超疏水单面亲水Janus型醋酸纤维无纺布的制备方法，具体步骤如下：

(1)取5cm×5cm离心纺醋酸纤维无纺布备用；

(2)将醋酸纤维无纺布附在7cm×7cm平薄塑料板上，使其单面暴露在反应室中，取100ml的D4单体加入冷等离子体所连锥形瓶中，85℃水浴加热；

(3)将单面保护的醋酸纤维无纺布用塑料夹子悬挂在玻璃棒上，放入冷等离子体反应室中，抽真空，当压强降至5Pa以下时通O₂，两次气体循环后调节阀门，保持压强在稳定值20Pa后开启冷等离子体射频按钮，对无纺布进行处理，时间为2min，功率为80W；

(4)放电结束后关闭氧气阀，抽真空，当压强降至5Pa以下时，两次通入经过水浴加热后挥发的单体气体，当压强在恒定值12Pa后开启冷等离子体射频按钮，对样品表面进行接枝共聚，时间为5min，功率为80W；

(5)放电结束后通入空气，打开反应室顶盖取出样品，关闭气阀与实验仪器。

实施例6

一种单面超疏水单面亲水Janus型醋酸纤维无纺布的制备方法，具体步骤如下：

(1)取10cm×10cm静电纺醋酸纤维无纺布备用；

(2)将醋酸纤维无纺布附在12cm×12cm平薄塑料板上，使其单面暴露在反应室中，取100ml的D4单体加入冷等离子体所连锥形瓶中，85℃水浴加热；

(3)将单面保护的醋酸纤维无纺布用塑料夹子悬挂在玻璃棒上，放入冷等离子体反应室中，抽真空，当压强降至5Pa以下时通O₂，两次气体循环后调节阀门，保持压强在稳定值20Pa后开启冷等离子体射频按钮，对无纺布进行处理，时间为2min，功率为80W；

(4)放电结束后关闭氧气阀，抽真空，当压强降至5Pa以下时，两次通入经过水浴加热后挥发的单体气体，当压强在恒定值12Pa后开启冷等离子体射频按钮，对样品表面进行接枝共聚，时间为5min，功率为80W；

(5)放电结束后通入空气，打开反应室顶盖取出样品，关闭气阀与实验仪器。

本发明整理后织物的性能测试结果如下：

(1)用场发射扫描电子显微镜对处理前后的织物表面进行观察，图1(a)为棉织物处理前放大1000倍的照片；(b)为棉织物处理后亲水面放大1000倍照片；(c)为棉织物处理后疏水面放大2000倍的照片；(d)为离心纺醋酸纤维无纺布处理前放大5000倍的图片；(e)为离心纺醋酸纤维无纺布处理后亲水面放大2000倍的图片；(f)为离心纺醋酸纤维无纺布处理后疏水面放大5000倍的图片；(g)为静电纺醋酸纤维无纺布处理前放大10000倍的图片；(h)为静电纺醋酸纤维无纺布处理后亲水面放大5000倍的图片；(i)为静电纺醋酸纤维无纺布处理后疏水面放大10000倍的图片。由图1可知经本发明方法处理后，亲水面的纤维表面几乎没有发生改变，而疏水面纤维表面覆有一层均匀的聚合物薄膜。

(2)将实施例1-6整理后的织物在液滴形态分析仪下测试水接触角，水滴与织物接触60s后测试数据，同一样品不同位置测试5次后取平均值，测得亲水面与疏水面的接触角如图2所示。

从图2中可以看出，经接枝的织物接触角最高达150°以上，达到超疏水要求，而亲水面与水接触角为0°，水滴在亲水面可以很快铺展渗透，吸湿性良好。

(3)实施例1-4经过处理后棉织物手感及透湿率变化如表1所示。

表1实施例1-4处理前后棉织物手感及透湿性测试

从表1可以看出，经等离子体处理后的棉织物柔软度及透湿率基本未发生变化，既达到功能化需求，又满足了人们对织物舒适性的追求，以上实施例中棉织物柔软度和光滑度均有所提高，其中实施例3的织物手感最好。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

（1）将织物洗净后烘干备用；

（2）将织物单面进行保护，在氧气压强恒定的条件下，对其进行等离子体辉光放电处理，关闭氧气后，在接枝单体蒸气压强恒定的条件下再次进行等离子体辉光放电处理，得到单面超疏水单面亲水Janus型织物；

等离子体辉光放电处理是由冷等离子体处理仪产生等离子体辉光，等离子体处理功率在30-120W之间，时间在1-10min范围内。

2.根据权利要求1所述的单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中织物的单面保护，是将织物一面附在塑料或纸板上，另一面暴露在冷等离子体反应室中。

3.根据权利要求1所述的单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，其特征在于：所用接枝单体纯度为99.00%。

4.根据权利要求1所述的单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，其特征在于：所用织物为棉织物或离心纺丝及静电纺丝制得的醋酸纤维无纺布。

5.根据权利要求4所述的单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，其特征在于：所述棉织物为白色或着色的针织或机织棉织物。

6.根据权利要求1所述的单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中织物是棉织物时，将棉织物用2g/L的209洗涤剂40℃洗涤5min，冷水洗净后80℃烘干备用。

7.根据权利要求1所述的单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，其特征在于：等离子体辉光放电处理的放电频率为13.56MHz。

8.根据权利要求1所述的单面超疏水单面亲水Janus型织物的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

（1）将织物洗净后烘干备用；

（2）将织物单面进行保护，取适量接枝单体加入冷等离子体所连锥形瓶中，将其水浴加热升温至60-90℃，使接枝单体挥发成气体；所用接枝单体为八甲基环四硅氧烷（D4）或四甲基四乙烯环四硅氧烷（D4^vi）；

（3）将单面保护的织物放入冷等离子体反应室中进行等离子体辉光放电处理中，抽真空，当压强降至5Pa以下时通O₂，至少两次气体循环后调节阀门，保持压强在稳定值20Pa后开启冷等离子体射频按钮，对织物进行处理，时间为1-5min，功率为30-120W；

（4）放电结束后关闭氧气阀，抽真空，当压强降至5Pa以下时，两次通入经过水浴加热后挥发的接枝单体气体，当压强在恒定值12Pa后开启冷等离子体射频按钮，对织物表面进行接枝共聚，时间为2-10min，功率为30-120W；

（5）放电结束后通入大气，打开反应室顶盖取出样品，关闭气阀与实验仪器。

9.一种由权利要求1所述的制备方法得到的单面超疏水单面亲水Janus型织物。