CN110512428A - 一种耐用无氟超疏水织物整理液及其整理织物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐用无氟超疏水织物整理液及其整理织物的方法，所述整理液包括长链烷基硅烷、短链烷基硅烷、有机溶剂、水，将洗净的织物浸泡在整理液中进行整理改性，之后取出烘干得到本发明整理液整理过后的织物，被整理后的织物其水接触角在160°以上；本发明的织物整理液为无色，整理后织物不变色；本发明中除了使用长链烷基硅烷，还添加了短链烷基硅烷，长链烷基硅烷的长碳链能够降低织物的表面能，短链烷基硅烷能进一步提高整理后织物的疏水性及改善耐水洗性；经过本发明整理液整理后的织物具有较好的超疏水性能及极佳的耐用性，大大提升了织物的实用性，进一步扩展了织物的应用领域。

Description

一种耐用无氟超疏水织物整理液及其整理织物的方法
技术领域
本发明涉及纺织品整理技术领域，具体涉及一种耐用无氟超疏水织物整理液及其整理织物的方法。
背景技术
受荷叶优异的非润湿性和自清洁性的启发，科学家在金属、陶瓷、木材、聚合物等多种基材上制备人工超疏水表面(表面接触角大于150°，滚动角小于10°)。棉织物属于聚合物基材这一类，可以通过沉积纳米颗粒、聚合物接枝、电纺和其它方法制备超疏水棉织物。所制备的超疏水棉织物具有优异的排水性。然而，由于沉积的颗粒与纤维基材之间的附着力较弱，所构建的粗糙微结构和疏水层容易受到机械力的破坏，如洗涤和磨削等。因此，提高超疏水织物的机械稳定性是十分必要的。
为了实现这一目标，科学家研究了许多不同的方法。例如，Deng等人通过同步辐射法将含氟丙烯酸酯接枝到棉纤维上制备耐洗超疏水棉织物。经过50次加速水洗，制备的超疏水织物仍保持超疏水性。Zhang等人通过气相沉淀法将聚苯胺和氟化烷基硅烷引入棉织物中制备耐久性的超疏水棉织物。Zimmermann等人通过气相涂布工艺在单个织物纤维上沉积一层聚甲基倍半硅氧烷纳米丝涂层制备一种强大的超疏水织物。中国专利CN103074768A公开了一种超耐用超疏水纺织品的制备方法，先用强碱在高温下刻蚀纤维表面，然后采用长链烷基硅烷、聚二甲基硅氧烷以及固化剂的混合液对纤维浸渍。中国专利CN102174737A公开了一种超疏水织物或超疏水无纺布、及其制备方法，将含有C-H键的织物或含C-H键的无纺布与含长链烷烃单体进行辐照接枝反应。
然而，这些方法也具有一定的缺点，例如过程复杂、对仪器设备的依赖性、所用含氟低表面能分子对环境的潜在威胁、处理后织物变色等。因此，发展一种不需要昂贵仪器设备、不使用含氟低表面能物质、无色、耐用的超疏水织物的制备方法就显得十分重要。
发明内容
为了解决如何获得一种耐用、无氟、超疏水整理液和简便的整理方法以及整理液处理后织物不变色的技术问题，而提供一种耐用无氟超疏水织物整理液及其整理织物的方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种耐用无氟超疏水织物整理液，包括长链烷基硅烷、短链烷基硅烷、有机溶剂、水；所述长链烷基硅烷、短链烷基硅烷的分子式均为n-CxH2x+1SiY3，其中，n表示正烷基，n-CxH2x+1是碳原子数为x的正烷基，x为正整数，Y是甲氧基或乙氧基；所述长链烷基硅烷的分子式中x≥6，所述短链烷基硅烷的分子式中x≤2；所述长链烷基硅烷、短链烷基硅烷的体积比为(1:1)～(1:2)，所述有机溶剂、水的体积比为(1:2)～(1:5)，所述长链烷基硅烷的体积分数为0.3～1％。
优选地，所述短链烷基硅烷的体积分数为0.45～1.6％。
优选地，Y是甲氧基。
优选地，所述长链烷基硅烷的分子式中x＝16或18，所述短链烷基硅烷的分子式中x＝1。
进一步地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、氯仿中的一种或几种。
本发明的另一目的在于提供一种耐用无氟超疏水织物整理液整理织物的方法，包括如下步骤：
(1)整理液配置：将长链烷基硅烷、短链烷基硅烷溶解于有机溶剂与水的混合液中，搅拌形成所述整理液；
(2)将待整理的干净织物浸入整理液中，将整理后的织物取出烘干，制得超疏水织物。
进一步地，所述织物为天然纤维织物或与化学纤维的混纺织物。
进一步地，步骤(1)中所述搅拌的时间为10min。
优选地，步骤(2)中浸入的时间至少为2h。
进一步地，步骤(2)中烘干的温度为60～100℃，烘干的时间至少为0.5h。
有益技术效果：
本发明涉及一种耐用无氟超疏水织物整理液及其整理织物的方法，将洗净的织物浸泡在含有长链烷基硅烷、短链烷基硅烷、有机溶剂、水的混合液中进行整理改性，之后取出烘干得到所述整理液整理过后的织物，被整理后的织物其水接触角在160°以上；本发明的织物整理液为无色，超疏水整理后织物不变色；本发明中长链烷基硅烷的长碳链能够降低织物的表面能；而与现有技术中单独使用长链硅烷整理的织物相比，本发明中还使用短链烷基硅烷，其作用一方面能够进一步提高整理后织物的疏水性，另一方面能够改善整理后织物的耐水洗性，主要是因为短链烷基硅烷分子中的短碳链有助于长链烷基硅烷中的长碳链在织物表面形成更加有序的结构，另外短链烷基硅烷作为胶粘层能够提高长链烷基硅烷在织物表面的结合强度，因此经过本发明整理液整理后的织物具有较好的超疏水性能及极佳的耐用性，大大提升了织物的实用性，进一步扩展了织物的应用领域。
附图说明
图1为本发明实施例1整理液整理织物后的宏观图及场发射扫描电镜图，其中a1是整理液整理织物后水滴在织物表面的宏观图，图中162.5±2.4°为水接触角；a2、a3是整理后织物的微观电子显微镜图片。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明范围。
实施例1
一种耐用无氟超疏水织物整理液，包括十六烷基三甲氧基硅烷100μL、甲基三甲氧基硅烷150μL、乙醇10mL、水20mL。
应用上述整理液整理棉织物的方法，包括如下步骤：
(1)整理液配置：将100μL十六烷基三甲氧基硅烷和150μL甲基三甲氧基硅烷溶解于10mL乙醇和20mL水的混合液中，形成整理液；
(2)将待整理的干净棉织物浸入整理液中3小时，将整理后的棉织物取出在100℃的烘箱内烘干30min，制得超疏水棉织物。
将制得的超疏水棉织物进行测试水接触角，测得水接触角为162.5±2.4°，滚动角为12.5±2.7°。说明本发明的整理液对棉织物进行整理后具有较好的超疏水性能，且棉织物颜色不变。
按照AATCC 61-2003的测试方法中1A条件，将超疏水棉织物进行洗涤100次(相当于家庭洗涤500次)后测得棉织物水接触角仍大于150°。
将制得的超疏水棉织物在测试条件：垂直压力9N、摩擦速率1次/s、AATCC标准摩擦布为摩擦对偶的AATCC耐摩擦色牢度试验仪上磨2000次后测得棉织物水接触角仍大于150°。说明本发明的整理液对棉织物进行整理后具有极佳的耐用性。
本实施例的织物整理液为无色，经过本实施例的整理液整理后的织物不变色。
实施例2
一种耐用无氟超疏水织物整理液，包括十六烷基三乙氧基硅烷100μL、乙基三乙氧基硅烷100μL、乙醇5mL、水15mL。
应用上述整理液整理棉与涤纶混纺织物的方法，包括如下步骤：
(1)整理液配置：将100μL十六烷基三乙氧基硅烷和100μL乙基三甲氧基硅烷溶解于5mL丙酮和15mL水的混合液中，形成整理液；
(2)将待整理的干净的棉与涤纶混纺织物浸入整理液中3小时，将整理后的棉织物取出在100℃的烘箱内烘干30min，制得超疏水混纺织物。
将制得的超疏水混纺织物进行测试水接触角，测得水接触角为166.5±1.4°，滚动角为16.5±2.2°。说明本发明的整理液对混纺织物进行整理后具有较好的超疏水性能，且混纺织物颜色不变。
按照AATCC 61-2003的测试方法中1A条件，将超疏水混纺织物进行洗涤120次(相当于家庭洗涤600次)后测得混纺织物水接触角仍大于150°。
将制得的超疏水混纺织物在测试条件：垂直压力9N、摩擦速率1次/s、AATCC标准摩擦布为摩擦对偶的AATCC耐摩擦色牢度试验仪上磨2000次后测得混纺织物水接触角仍大于150°。说明本发明的整理液对混纺织物进行整理后具有极佳的耐用性。
本实施例的织物整理液为无色，经过本实施例的整理液整理后的织物不变色。
实施例3
一种耐用无氟超疏水织物整理液，包括十八烷基三甲氧基硅烷100μL、乙基三甲氧基硅烷200μL、氯仿5mL、水25mL。
本实施例整理的是棉与尼龙混纺织物，整理方法同实施例1。
测得本实施例整理后的超疏水棉与尼龙混纺织物的水接触角为161.5°±1.2°。
洗涤实验与耐摩擦色牢度试验方法与实施例1相同，试验后测得棉与尼龙混纺织物水接触角仍大于150°。
本实施例的织物整理液为无色，经过本实施例的整理液整理后的织物不变色。
实施例4
一种耐用无氟超疏水织物整理液，包括十八烷基三甲氧基硅烷200μL、甲基三乙氧基硅烷300μL、丙酮6.5mL、水13mL。
本实施例整理的是棉织物，整理方法同实施例1。
测得本实施例整理后的超疏水棉织物的水接触角为162.1°±2.5°。
洗涤实验与耐摩擦色牢度试验方法与实施例1相同，试验后测得棉织物水接触角仍大于150°。
本实施例的织物整理液为无色，经过本实施例的整理液整理后的织物不变色。
实施例5
一种耐用无氟超疏水织物整理液，包括十六烷基三甲氧基硅烷200μL、甲基三甲氧基硅烷300μL、甲醇/乙醇(体积比1:1)5mL、水20mL。
本实施例整理的是麻织物，整理方法同实施例1。
测得本实施例整理后的超疏水麻织物的水接触角为160.8°±1.8°。
洗涤实验与耐摩擦色牢度试验方法与实施例1相同，试验后测得麻织物水接触角仍大于150°。
本实施例的织物整理液为无色，经过本实施例的整理液整理后的织物不变色。

Claims (10)

1.一种耐用无氟超疏水织物整理液，其特征在于，包括长链烷基硅烷、短链烷基硅烷、有机溶剂和水；所述长链烷基硅烷、短链烷基硅烷的分子式均为n-CxH2x+1SiY3，其中，n表示正烷基，n-CxH2x+1是碳原子数为x的正烷基，x为正整数，Y是甲氧基或乙氧基；所述长链烷基硅烷的分子式中x＞6，所述短链烷基硅烷的分子式中x≤2；所述长链烷基硅烷、短链烷基硅烷的体积比为(1:1)～(1:2)，所述有机溶剂、水的体积比为(1:2)～(1:5)，所述长链烷基硅烷的体积分数为0.3～1％。
2.根据权利要求1所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液，其特征在于，所述短链烷基硅烷的体积分数为0.45～1.6％。
3.根据权利要求1所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液，其特征在于，所述长链烷基硅烷的分子式中x＝16或18，所述短链烷基硅烷的分子式中x＝1。
4.根据权利要求1所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液，其特征在于，Y是甲氧基。
5.根据权利要求1所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、氯仿中的一种或几种。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液整理织物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)整理液配置：将长链烷基硅烷、短链烷基硅烷溶解于有机溶剂与水的混合液中，搅拌形成所述整理液；
(2)将待整理的干净织物浸入整理液中，将整理后的织物取出烘干，制得超疏水织物。
7.根据权利要求6所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液整理织物的方法，其特征在于，所述天然纤维织物、天然纤维与化学纤维的混纺织物中的一种。
8.根据权利要求6所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液整理织物的方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的时间为10min。
9.根据权利要求5所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液整理织物的方法，其特征在于，步骤(2)中浸入的时间至少为2h。
10.根据权利要求6所述的一种耐用无氟超疏水织物整理液整理织物的方法，其特征在于，步骤(2)中所述烘干的温度为60～100℃，烘干的时间至少为0.5h。
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