CN111118887A - 一种防水、防油、防污的纺织布料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及布料技术领域，具体地，涉及一种防水、防油、防污的纺织布料。纺织布料的制备原料包括基体布料与处理剂；处理剂包括含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅，其中含氟丙烯酸酯乳液的制备原料包括芥酸酰胺、全氟短链丙烯酸酯、含烯基磺酸钠和乳化剂。

Description

一种防水、防油、防污的纺织布料
技术领域
本发明涉及布料技术领域，具体地，涉及一种防水、防油、防污的纺织布料。
背景技术
随着科学技术的发展、社会的进步及生活水平的提高，纺织品已经从遮体御寒的基本功能延伸到美观、舒适、时尚、保护等功能。人们对生活质量的要求越来越高，对功能性面料的关注度也明显增强，比如：在强调织物舒适性的同时，还有防水防油防污、防静电、阻燃、抗菌防臭等特殊功能。然而现有的织物防水防油防污(简称三防)整理效果差，尤其是洗涤之后效果更差，还容易黄变，此外，处理剂的稳定性也比较差，这些问题很严重地影响了纺织品的发展和应用。
由此，发明一种集防水、防油、防污功能于一体，且具有耐水洗，不易黄变等优点的纺织品，成为了本领域科研人员所关注的重点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明第一个方面提供了一种防水、防油、防污的纺织布料，纺织布料的制备原料包括基体布料与处理剂，其中处理剂包括含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅，含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅的重量比为1：(0.1～0.4)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述基体布料的制备原料包括天然纤维、氨纶以及锦纶。
作为本发明一种优选的技术方案，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料包括全氟短链丙烯酸酯与含烯基磺酸钠。
作为本发明一种优选的技术方案，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料还包括烯类物质，其结构为R1C＝CR2，所述R1C＝CR2中R1为烷基，其碳原子数为8～15；R2为末端含有活性基团的烷基链，其碳原子为8～15；
所述活性基团选自-OH、-COOH、-CONH2中的任一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述全氟短链丙烯酸酯中含有CnF2n+1，其中n为5～10。
作为本发明一种优选的技术方案，所述含烯基磺酸钠的结构为R1C＝C-R2-SO3Na；R1为烷基，其碳原子数为8～15；R2为含有活性基团的烷基，其碳原子数为8～15；
所述活性基团选自-OH、-COOH、-CONH2中的任一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料还包括乳化剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述纳米二氧化硅的粒径包括20～40nm与60～100nm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述20～40nm的纳米二氧化硅与60～100nm的纳米二氧化硅的重量比为(3～5)：1。
本发明的第二个方面提供了防水、防油、防污的纺织布料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)基体布料的制备：
S1：将天然纤维、氨纶以及锦纶进行梳理，然后将天然纤维、氨纶以及锦纶按重量比(25～50)：(5～20)：(50～80)进行混合后形成纤维混纺；
S2：将纤维混纺进行梳理，得到纤维网，通过纤网夹持帘的控制，得到新纤维网；
S3：将新纤维网进行预湿和水刺加固，干燥，即得基体布料；
(2)基体布料处理：
将含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅混合，得到处理剂，将步骤(1)所得基体布料在处理剂中进行两浸两轧处理，即得。
有益效果：本发明提供了一种防水、防油、防污的纺织布料，与现有技术相比，不仅能够使纺织品具有十分好的防水、防油、防污功能，且纺织品经过多次水洗之后，三防效果依然保持的很好，还不易黄变；此外，通过技术手段的应用还解决了处理剂在使用过程和运输过程中的稳定性。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种防水、防油、防污的纺织布料，纺织布料的制备原料包括基体布料与处理剂，其中处理剂包括含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅，含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅的重量比为1：(0.1～0.4)。
在一种更优选的实施方式中，所述含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅的重量比为1：(0.2～0.3)。
在一种最优选的实施方式中，所述含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅的重量比为1：0.25。
在一种优选的实施方式中，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料包括全氟短链丙烯酸酯、含烯基磺酸钠。
在一种优选的实施方式中，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料还包括烯类物质，其结构为R1C＝CR2，所述R1C＝CR2中R1为烷基，其碳原子数为8～15；R2为末端含有活性基团的烷基链，其碳原子为8～15；
所述活性基团选自-OH、-COOH、-CONH2中的任一种。
在一种优选的实施方式中，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料还包括乳化剂。
天然纤维
本发明所述天然纤维是自然界原有的或经人工培植的植物上、人工饲养的动物上直接取得的纺织纤维，是纺织工业的重要材料来源。全世界天然纤维的产量很大，并且在不断增加，是纺织工业的重要材料来源。
在一种优选的实施方式中，本发明所述天然纤维选自树棉纤维、竹纤维、麻纤维、棉纤维或蚕丝纤维中的任一种或多种的组合。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述天然纤维为棉纤维，可通过商购得到，购买商家包括但不限于：宜城市鑫锦棉业有限公司，型号为长绒棉。
氨纶
本发明所述氨纶是聚氨基甲酸酯纤维的简称，是一种弹性纤维。
在一种优选的实施方式中，本发明所述氨纶可通过商购得到，包括但不限于诸暨市科亿化纤丝经营部，型号为40D氨纶丝。
锦纶
本发明所述锦纶又叫尼龙、耐纶，是聚酰胺纤维的商品名称，英文名称为Polyamide(简称PA)，密度为1.15g/cm3，其基本组成物质是通过酰胺键—[NHCO]—连接起来的脂肪族聚酰胺，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。
在一种优选的实施方式中，本发明所述锦纶选自锦纶6、锦纶66、锦纶11、锦纶610中的一种或多种。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述锦纶为锦纶66，可通过商购得到，购买商家包括但不限于浙江恒亿达复合材料有限公司，牌号为PA 66-HT-T。
在一种优选的实施方式中，本发明所述棉纤维、氨纶以及锦纶的重量比为(25～50)：(5～20)：(50～80)。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述棉纤维、氨纶以及锦纶的重量比为(30～45)：(10～15)：(60～70)。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述棉纤维、氨纶以及锦纶的重量比为38：12：65。
烯类物质
本发明所述烯类物质的结构为R1C＝CR2，其中R1为烷基，其碳原子数为8～15；R2为末端含有活性基团的烷基链，其碳原子为8～15；
所述活性基团选自-OH、-COOH、-CONH2中的任一种。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述烯类物质为芥酸酰胺。
全氟短链丙烯酸酯
本发明所述全氟短链丙烯酸酯中含有CnF2n+1，其中n为5～10。
在一种优选的实施方式中，本发明所述全氟短链丙烯酸酯选自1H,1H,9H-十六氟壬基丙烯酸酯(CAS：4180-26-1)、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-十七氟壬基甲基丙烯酸酯(CAS：48077-33-4)、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯(CAS：50836-65-2)、2-(全氟-5-甲基己基)乙基甲基丙烯酸酯(CAS：50836-66-3)、4-[[(十七氟辛基)磺酰基]甲基氨基]丁基甲基丙烯酸酯(CAS：61577-14-8)中的任一种或多种的组合。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述全氟短链丙烯酸酯为2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯。
含烯基磺酸钠
本发明所述含烯基磺酸钠的结构为R1C＝C-R2-SO3Na；R1为烷基，其碳原子数为8～15；R2为含有活性基团的烷基，其碳原子数为8～15；所述活性基团选自-OH、-COOH、-CONH2中的任一种。
在一种优选的实施方式中，本发明所述含烯基磺酸钠选自(Z)-2-[(1-氧代-9-十八碳烯基)氨基]乙烷磺酸钠(CAS：60840-87-1)、2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠(CAS：29169-69-5)、(Z)-2-羟基-3-[(2-羟基乙基)[2-[(1-氧代-9-十八碳烯基)氨基]乙基]氨基]丙烷磺酸钠(CAS：62483-57-4)。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述含烯基磺酸钠为2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠。
在一种优选的实施方式中，本发明所述烯类物质、全氟短链丙烯酸酯、含烯基磺酸钠的摩尔比为(0.4～0.6)：1：(0.15～0.3)。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述烯类物质、全氟短链丙烯酸酯、含烯基磺酸钠的摩尔比为0.5：1：0.2。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯、2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的摩尔比为0.5：1：0.2。
本发明利用含氟丙烯酸酯乳液浸渍于基体布料中可提高布料的防水、防油以及防污性能，因含氟丙烯酸酯乳液中尽量减少长链含氟丙烯酸类物质的使用，本发明使用碳原子数为5～10的含氟单元，同时为进一步提高布料的疏水性，在体系中引入长烷基链段，但实验发现，当采用较长烷基链段时，布料的抗油效果减弱，而当使用芥酸酰胺时，可以有效提高布料的抗水效果，同时不影响布料的抗油性，还意外提高了布料的耐水洗性，可能是由于芥酸酰胺中含有的末端活性基团促进其在布料表面的分布以及与布料之间的结合，而其相连的长碳链以及其不对称的长链共同作用降低乳液的表面张力，提高抗水性；此外，申请人也发现，当在体系中加入含有活性基团且碳原子数为8～15的含烯基磺酸钠时，可以进一步提高耐水洗以及三防性能，同时提高了乳液储存的稳定性，可能由于其含有的长碳链与磺酸钠基团共同作用提高了其分散性，而阴离子间的静电作用避免了乳液颗粒彼此之间的聚合，减少乳液的聚沉，从而有利于乳液在基体布料表面的均匀铺展，提高布料三防性能。
此外，申请人也发现，含氟丙烯酸酯乳液中含烯基磺酸钠含量或者芥酸酰胺较多时，所得布料的三防性能降低，而当控制芥酸酰胺、全氟短链丙烯酸酯、含烯基磺酸钠的摩尔比为(0.4～0.6)：1：(0.15～0.3)时，可以避免三防性能不佳的问题，可能由于当含烯基磺酸钠含量较多时，乳液颗粒内静电作用力较大，在储存过程或在使用过程中容易发生破乳现象，出现聚沉或使部分极性基团裸露于布料表面，降低三防性能，而当芥酸酰胺含量较多时，体系中非极性基团含量较多，破坏亲水-亲油平衡，乳液颗粒不稳定，容易出现聚沉，进而影响其分散均匀，降低布料三防性能。
乳化剂
本发明所述乳化剂是能够改善乳浊液中各种构成相之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系或乳浊液的物质。乳化剂是表面活性物质，分子中同时具有亲水基和亲油基，它聚集在油/水界面上，可以降低界面张力和减少形成乳状液所需要的能量，从而提高乳状液的能量，但是不同种类的乳化剂在实际应用过程中会有显然不同的现象，因此，本发明对乳化剂的种类选择进行进一步的探究。
在一种优选的实施方式中，本发明所述乳化剂为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂的复配物。
作为阴离子型乳化剂的实例，包括但不限于：PEG-7橄榄油羧酸钠、烷基芳基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、三乙醇胺油酸酯、油酸钠、油酸钾、月桂醇聚醚硫酸酯钠。
作为非离子型乳化剂的实例，包括但不限于：辛基酚聚氧乙烯醚、异十三烷基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯月桂醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚环氧乙烷。
在一种优选的实施方式中，本发明所述乳化剂为月桂醇聚醚硫酸酯钠(CAS：3088-31-1)和聚环氧乙烷的复配物。
在一种优选的实施方式中，本发明所述聚环氧乙烷的数均分子量为3000～6000。
在一种优选的实施方式中，本发明所述月桂醇聚醚硫酸酯钠与聚环氧乙烷的重量比为1：(3～6)。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述月桂醇聚醚硫酸酯钠与聚环氧乙烷的重量比为1：(4～5)。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述月桂醇聚醚硫酸酯钠与聚环氧乙烷的重量比为1：4.5。
在一种优选的实施方式中，本发明所述烯类物质、全氟短链丙烯酸酯、含烯基磺酸钠的总重量与乳化剂的重量比为1：(0.03～0.06)。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述烯类物质、全氟短链丙烯酸酯、含烯基磺酸钠的总重量与乳化剂的重量比为1：0.04。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的总质量与月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的总质量比为1：0.04。
在一种优选的实施方式中，本发明所述含氟丙烯酸酯乳液的制备方法为：
(1)将烯类物质与全氟短链丙烯酸酯和含烯基磺酸钠按照摩尔比(0.4～0.6)：1：(0.15～0.3)混合，溶于氯仿与丙酮的混合液中，其中氯仿与丙酮的体积比为1：(1～4)。
(2)将步骤(1)得到的混合物与水、乳化剂相混合，在40～50℃下反应30～50min，作为预乳液；再通入氮气，加入一半的引发剂，升温至60～80℃后，再加入另一半引发剂，反应4～5h，除去丙酮和氯仿，即得。
本发明利用乳化剂提高制备含氟丙烯酸酯乳液时体系的分散能力，从而提高所得布料的三防性以及耐水性，但在实验过程中发现，制备得到的含氟丙烯酸酯乳液在使用或者储存过程中容易发生聚沉现象，同时所得布料三防性能较差，而当使用月桂醇聚醚硫酸酯钠与聚环氧乙烷可以有效改善上述问题，其可能原因是由于，虽然月桂醇聚醚硫酸酯钠的起泡能力较强，但当其与含氟丙烯酸酯共用一个体系时，可以有效避免体系中泡沫较多的问题，且乳液体系中静电作用与长链位阻共同作用，减弱颗粒之间的聚集，提高分散性，从而提高布料的三防性能，但其长时间放置后的防水性降低，可能由于乳化剂在放置过程中容易迁移，使得部分极性基团裸露于布料表面。
申请人也发现，所用聚环氧乙烷分子过小或过大均容易影响布料的三防以及耐水性，可能由于分子量较小，体系粘度较小，颗粒在重力作用下易下沉，不易均匀铺展，而分子量较大，颗粒运动自由度降低，均匀铺展能力下降，导致所得布料性能下降。
此外，申请人也意外发现，当月桂醇聚醚硫酸酯钠与聚环氧乙烷共同使用，并且月桂醇聚醚硫酸酯钠含量较多时，容易发生布料易被水或油污染的问题，而当调控月桂醇聚醚硫酸酯钠与聚环氧乙烷的重量比为1：(3～6)时，可以有效避免上述问题；可能由于含氟丙烯酸酯与乳液壁之间静电作用力较大，容易在使用或储存过程中破乳，从而出现聚沉或使部分极性基团裸露于布料表面，降低三防性能。
纳米二氧化硅
本发明所述纳米二氧化硅是一种无机化工材料，俗称白炭黑。
在一种优选的实施方式中，本发明所述纳米二氧化硅的粒径包括20～40nm与60～100nm。
在一种优选的实施方式中，本发明所述20～40nm的纳米二氧化硅与60～100nm的纳米二氧化硅的重量比为(3～5)：1。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述20～40nm的纳米二氧化硅与60～100nm的纳米二氧化硅的重量比为4：1。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述纳米二氧化硅的粒径包括20nm与100nm，可以通过商购得到，其商家包括但不限于江苏天行新材料有限公司，货号为H10以及博华斯纳米科技(宁波)有限公司，货号为Brofos-SiO2-100。
在一种优选的实施方式中，本发明所述纳米二氧化硅为改性纳米二氧化硅。
在一种优选的实施方式中，本发明所述改性纳米二氧化硅的制备原料包括纳米二氧化硅与改性剂。
在一种优选的实施方式中，本发明所述改性剂包括组分A与组分B；其中，组分A为(Z)-十二碳-2-烯二酸；组分B的结构为(CH3O)3SiR，其中R中至少含两个羧基基团，R中的碳原子数为8～15。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述B组分为乙烯基三甲氧基硅烷。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述改性剂为(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的复配物。
在一种优选的实施方式中，本发明所述纳米二氧化硅与改性剂的重量比为1：(0.3～0.5)。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述纳米二氧化硅与改性剂的重量比为1：0.4。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的总重量与纳米二氧化硅的重量比为1：0.4。
在一种优选的实施方式中，本发明所述(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：(0.8～1.2)。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：1。
在一种实施方式中，本发明所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：
(1)将纳米二氧化硅分散在乙醇与水的混合溶剂中，其中乙醇与水的体积比为9:1，加入B组分，于45～65℃下搅拌4.5～5.5h，抽滤并置于80～100℃烘箱干燥备用；
(2)将步骤(1)所得物质与A组分分散于司盘80中，加入AIBN，在70～80℃下搅拌并通N2反应5～10h，将产品抽滤烘干，即得改性纳米二氧化硅。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述二氧化硅的制备方法为：
(1)将纳米二氧化硅分散在乙醇与水的混合溶剂中，其中乙醇与水的体积比为9:1，加入乙烯基三甲氧基硅烷，于55℃下搅拌5h，抽滤并置于85℃烘箱干燥备用；
(2)将步骤(1)所得物质与(Z)-十二碳-2-烯二酸分散于司盘80中，AIBN为引发剂，在75℃下搅拌并通N2反应7.5h，将产品抽滤烘干，即得改性纳米二氧化硅。
本发明在处理液中添加纳米级二氧化硅，其与布料与含氟丙烯酸酯乳液通过物理作用在布料表面，形成凹凸不平的抗水、抗油颗粒物质，但是容易影响布料的整体三防性能，而采用20～40nm与60～100nm纳米级二氧化硅时，可以改善这种现象，可能由于不同粒径的纳米颗粒在布料表面形成不同层次的疏水、拒油结构，提高基体布料表面的紧密程度，进一步提高布料的三防性能以及长时间放置下的耐水性。
但经纳米二氧化硅颗粒处理的布料有时会出现三防性能下降的情况，而当采用(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷对其进行改性之后可以有效避免该问题，且三防性能、耐水性能以及透气性能进一步提高，可能由于改性后的纳米二氧化硅在长碳链以及极性基团作用下较好的分散于乳液体系中，且在焙烘过程可与布料以及含氟丙烯酸酯进一步反应，增加牢度，提高耐水洗性能，同时减少极性基团的裸露，此外，在不同层结构的纳米颗粒表面的抗油、抗水物质使得油滴或水滴在自身表面张力作用下，滚出布料表面，从而提高布料的三防性能。
此外，申请人也意外发现改性后的纳米二氧化硅材料可以有效避免布料的黄变，也能够提高布料长时间放置下的防水性能可能在焙烘过程含氟丙烯酸酯或乳化剂进一步与纳米颗粒表面反应，减少体系中-NH2，也较少了乳化剂在体系中的运动自由度，降低其迁移能力，避免了极性基团在布料表面的裸露。
本发明的第二个方面提供了防水、防油、防污的纺织布料的制备方法，包括以下步骤：
(1)基体布料的制备：
S1：将天然纤维、氨纶以及锦纶进行梳理，然后将天然纤维、氨纶以及锦纶按重量比(25～50)：(5～20)：(50～80)进行混合后形成纤维混纺；
S2：将纤维混纺进行梳理，得到纤维网，通过纤网夹持帘的控制，得到新纤维网；
S3：将新纤维网进行预湿和水刺加固，干燥，即得基体布料；
(2)基体布料处理：
将含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅混合，得到处理剂，将步骤(1)所得基体布料在处理剂中进行两浸两轧处理，即得。
在一种优选的实施方式中，本发明所述防水、防油、防污的纺织布料的制备方法，包括以下步骤：
(1)基体布料的制备：
S1：将天然纤维、氨纶以及锦纶进行梳理，然后将天然纤维、氨纶以及锦纶按重量比(30～40)：(10～15)：(60～70)进行混合后形成纤维混纺；
S2：将纤维混纺进行梳理，得到纤维网，通过纤网夹持帘的控制，得到新纤维网；
S3：将新纤维网进行预湿和水刺加固，干燥，即得基体布料；
(2)基体布料处理：
将含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅混合，得到处理剂，将步骤(1)所得基体布料在处理剂中进行两浸两轧处理，其轧余率为80％，在75～85℃下预烘5～10min，在120～180℃下焙烘30～180s，即得。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述防水、防油、防污的纺织布料的制备方法，包括以下步骤：
(1)基体布料的制备：
S1：将天然纤维、氨纶以及锦纶进行梳理，然后将天然纤维、氨纶以及锦纶按重量比38：12：65进行混合后形成纤维混纺；
S2：将纤维混纺进行梳理，得到纤维网，通过纤网夹持帘的控制，得到新纤维网；
S3：将新纤维网进行预湿和水刺加固，干燥，即得基体布料；
(2)基体布料处理：
将含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅混合，得到处理剂，将步骤(1)所得基体布料在处理剂中进行两浸两轧处理，轧余率为80％，在80℃下预烘8min，在150℃下焙烘100s即得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例
以下实施例所述棉纤维皆购买自宜城市鑫锦棉业有限公司，型号为长绒棉。
以下实施例所述氨纶皆购买自诸暨市科亿化纤丝经营部，型号为40D氨纶丝。
以下实施例所述锦纶为锦纶66，皆购买自浙江恒亿达复合材料有限公司，牌号为PA 66-HT-T。
除实施例13以外，以下实施例所述聚环氧乙烷的数均分子量为3000(CAS:25322-68-3)，购买自上海金锦乐实业有限公司。
以下实施例所述纳米二氧化硅的粒径包括20nm，购买自江苏天行新材料有限公司，货号为H10；所述纳米二氧化硅的粒径还包括100nm，购买自博华斯纳米科技(宁波)有限公司，货号为Brofos-SiO2-100。
实施例1
实施例1提供了一种防水、防油、防污的纺织布料，纺织布料的制备原料包括基体布料与处理剂，其中处理剂包括含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅。
所述基体布料的制备原料包括棉纤维、氨纶以及锦纶，其中棉纤维、氨纶以及锦纶的重量比为38：12：65。
所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料包括芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠，其中，芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的摩尔比为0.5：1：0.2。
所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料还包括乳化剂。
所述乳化剂为月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的复配物，其中月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的重量比为1：4.5。
所述聚环氧乙烷的数均分子量为3000(CAS:25322-68-3)，购买自上海金锦乐实业有限公司。
所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的总质量与月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的总质量比为1：0.04。
所述含氟丙烯酸酯乳液的制备方法为：
(1)称取2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯1.06g(2.2mmol)，芥酸酰胺0.37g(1.1mmol)和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠0.18g(0.44mmol)溶于1mL氯仿与丙酮的混合液中，其中氯仿与丙酮的体积比为1：1，备用。
(2)将步骤(1)制备的混合物与13mL去离子水、混合乳化剂(月桂醇聚醚硫酸酯钠0.012g与聚环氧乙烷0.05g)一起加入到三口烧瓶中，升温至45℃，预乳化35min，作为预乳液；在三口烧瓶中通入氮气，加入一半引发剂过硫酸铵0.018g，然后升温至65℃，滴加剩余引发剂；滴加完毕后继续反应4.5h，除去溶剂丙酮和氯仿，即可得含全氟短碳链聚丙稀酸酯乳液。
所述纳米二氧化硅的粒径包括20nm与100nm，其中20nm的纳米二氧化硅与100nm的纳米二氧化硅的重量比为4：1。
所述纳米二氧化硅为改性纳米二氧化硅，其制备原料包括纳米二氧化硅与改性剂，纳米二氧化硅与改性剂的重量比为1：0.4。
所述改性剂为(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的复配物，其中(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：1。
改性纳米二氧化硅的制备方法为：(1)将纳米二氧化硅分散在乙醇与水的混合溶剂中，其中乙醇与水的体积比为9:1，加入乙烯基三甲氧基硅烷，于55℃下搅拌5h，抽滤并置于85℃烘箱干燥备用；
(2)将步骤(1)所得物质与(Z)-十二碳-2-烯二酸分散于司盘80中，AIBN为引发剂，在75℃下搅拌并通N2反应7.5h，将产品抽滤烘干，即得改性纳米二氧化硅。
所述一种防水、防油、防污的纺织布料的制备方法包括：
(1)基体布料的制备：
S1：将天然纤维、氨纶以及锦纶进行梳理，然后将天然纤维、氨纶以及锦纶按重量比38：12：65进行混合后形成纤维混纺；
S2：将纤维混纺进行梳理，得到纤维网，通过纤网夹持帘的控制，得到新纤维网；
S3：将新纤维网进行预湿和水刺加固，干燥，即得基体布料；
(2)基体布料处理：
将含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅混合，得到处理剂，将步骤(1)所得基体布料在处理剂中进行两浸两轧处理，轧余率为80％，在80℃下预烘8min，在150℃下焙烘100s即得。
实施例2：
与实施例1的区别在于，所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的摩尔比为0.4：1：0.15。
所述月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的重量比为1：3。
所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的总质量与月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的总质量比为1：0.03。
所述20nm的纳米二氧化硅与100nm的纳米二氧化硅的重量比为3：1。
所述(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：0.8。
所述纳米二氧化硅与改性剂的重量比为1：0.3。
实施例3：
与实施例1的区别在于，所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的摩尔比为0.6：1：0.3。
所述月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的重量比为1：6。
所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的总质量与月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的总质量比为1：0.06。
所述20nm的纳米二氧化硅与100nm的纳米二氧化硅的重量比为5：1。
所述(Z)-十二碳-2-烯二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：1.2。
所述纳米二氧化硅与改性剂的重量比为1：0.5。
实施例4：
与实施例1的区别在于，所述纳米二氧化硅的粒径为20nm。
实施例5：
与实施例1的区别在于，所述纳米二氧化硅的粒径为100nm。
实施例6：
与实施例1的区别在于，所述纳米二氧化硅为未改性的纳米二氧化硅。
实施例7：
与实施例1的区别在于，所述改性纳米二氧化硅的改性剂为十六烷基三甲氧基硅烷。
实施例8：
与实施例1的区别在于，所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的摩尔比为2：1：0.2。
实施例9：
与实施例1的区别在于，所述芥酸酰胺、2-(全氟-5-甲基己基)乙基丙烯酸酯和2-[[(Z)-十八碳-9-烯酰基]氨基]乙烷磺酸钠的摩尔比为0.5：1：1。
实施例10：
与实施例1的区别在于，所述芥酸酰胺替换为丙稀酸十八酯(CAS:4813-57-4)。
实施例11：
与实施例1的区别在于，所述月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的重量比为1：9。
实施例12：
与实施例1的区别在于，所述月桂醇聚醚硫酸酯钠和聚环氧乙烷的重量比为3：1。
实施例13：
与实施例1的区别在于，所述聚环氧乙烷的数均分子量为100000，购买自上海优道奥巴化工有限公司，牌号为POLYOX WSR N-10。
实施例14：
与实施例1的区别在于，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料中没有芥酸酰胺。
实施例15：
与实施例1的区别在于，所述乳化剂为辛基酚聚氧乙烯醚(CAS：10002-93-1)和聚环氧乙烷的复配物。
实施例16：
与实施例1的区别在于，所述改性剂为丁二酸与乙烯基三甲氧基硅烷的复配物。
性能评价
1.防水性能测试：参照3M-II-1988(3M公司标准)测试并评级，评级标准见表1，测试标准液为一系列异丙醇和水的混合物。将试样平放在光滑的平面上，从低到高逐级选用相应的测试用试剂，在试样表面间隔一定距离同时滴2滴试液，每滴直径约5mm，观察液滴在30s内的润湿情况。若30s内没有润湿布面，则布面通过该级，继续滴加测试用试剂直到通不过为止，最后通过的级别即为该试样的拒水等级。其中，每个实施例对应100个样品，测试其平均防水等级；此外，还测试其放置3个月后的防水性能。
表1拒水测试标准液体及其对应等级
Figure BDA0002180576350000161
2.含氟丙烯酸酯乳液的储存稳定性：将聚合物乳液密封保存在室温下3个月，观察乳液是否有沉淀或分层现象；其中，每个实施例对应100个样品，测试其平均稳定性。
3.防油性能测试：参照AATCC 118—2007《排油：耐烃试验》，测试洗涤50次晒干后的防油效果，1级最差，8级最好；其中，每个实施例对应100个样品，测试其平均防油等级。
4.耐水洗性能测试：参照GB/T 8629—2001《纺织品-试验用家庭洗涤和干燥程序》洗涤和干燥，测试实施例1到实施例16所制备的纺织品洗涤50次之后的防水等级和防油等级；其中，每个实施例对应100个样品，测试其防水平均等级和防油平均等级，其防水、防油性能评估分别参照测试1与测试3。
5.耐黄变性能测试：观察焙烘结束后布料是否发生黄变，每个实施例对应100个样品，计算布料变黄的概率。
测试结果如表2，表3所示。
表2性能评价数据汇总
Figure BDA0002180576350000171
表3性能评价数据
Figure BDA0002180576350000181
由表2，3可以看出，本发明制备的防水、防油、防污的纺织布料具有优异的防水性、防油性和防污性，并且经过长时间放置后依然具有优异的防水性能，不仅如此，当纺织品经过50次洗涤后，其防三防性能依旧良好。从实施例可以看出，利用含氟丙烯酸酯乳液浸渍于基体布料中可以提高布料的防水、防油以及防污性能，当采用芥酸酰胺、全氟短链丙烯酸酯和含烯基磺酸钠来制备含氟乳液，并控制其与乳化剂的比例，可以有效地提高纺织品的三防性能，此外，在制备处理剂的时候混合改性后的纳米二氧化硅，其三防性能会更加优异。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，纺织布料的制备原料包括基体布料与处理剂，其中处理剂包括含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅，含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅的重量比为1：(0.1～0.4)。
2.根据权利要求1所述的一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，所述基体布料的制备原料包括天然纤维、氨纶以及锦纶。
3.根据权利要求1所述的一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料包括全氟短链丙烯酸酯与含烯基磺酸钠。
4.根据权利要求3所述的一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料还包括烯类物质，其结构为R1C＝CR2，所述R1C＝CR2中R1为烷基，其碳原子数为8～15；R2为末端含有活性基团的烷基链，其碳原子为8～15；
所述活性基团选自-OH、-COOH、-CONH2中的任一种。
5.根据权利要求3所述的一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，所述全氟短链丙烯酸酯中含有CnF2n+1，其中n为5～10。
6.根据权利要求3所述的一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，所述含烯基磺酸钠的结构为R1C＝C-R2-SO3Na；R1为烷基，其碳原子数为8～15；R2为含有活性基团的烷基，其碳原子数为8～15；
所述活性基团选自-OH、-COOH、-CONH2中的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯乳液的制备原料还包括乳化剂。
8.根据权利要求1所述的一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径包括20～40nm与60～100nm。
9.据权利要求8所述的一种防水、防油、防污的纺织布料，其特征在于，所述20～40nm的纳米二氧化硅与60～100nm的纳米二氧化硅的重量比为(3～5)：1。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的防水、防油、防污的纺织布料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)基体布料的制备：
S1：将天然纤维、氨纶以及锦纶进行梳理，然后将天然纤维、氨纶以及锦纶按重量比(25～50)：(5～20)：(50～80)进行混合后形成纤维混纺；
S2：将纤维混纺进行梳理，得到纤维网，通过纤网夹持帘的控制，得到新纤维网；
S3：将新纤维网进行预湿和水刺加固，干燥，即得基体布料；
(2)基体布料处理：
将含氟丙烯酸酯乳液与纳米二氧化硅混合，得到处理剂，将步骤(1)所得基体布料在处理剂中进行两浸两轧处理，即得。
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Application publication date: 20200508

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