CN111254700A - 一种纺织品改性材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纺织品改性材料及其制备方法，包含如下质量份数的组分：0.01‑40份硅氧烷类前驱物、0.01‑5份催化剂、1‑30份疏水剂、0.02‑3份表面活性剂、1‑50份纳米粉体组合、1‑10份蒸馏水。将硅氧烷类前驱物、催化剂和蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将纳米光触媒粉体和辅助粉体在水中混合并调节pH值，之后进行分散处理后得第二混合溶液；之后将疏水剂加入第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；最后将表面活性剂、第二混合溶液以及改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料；通过将不同粒径的纳米粉体和辅助粉体加入涂料中，不提升粉体间微孔洞的体积比例以提高表面粗糙度，疏水角度可达160°以上，具有较好的疏水效果。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种纺织品改性材料及其制备方法。
背景技术
纺织品改性材料因具有疏水、防污、防腐蚀以及抗氧化等特性，使得其在很多领域有着广阔的应用前景。
可以利用疏水表面的疏水、防污等特性，将疏水层涂覆于玻璃、陶瓷、水泥等无机非金属材料的表面可以实现对基材的自我清洁；可以利用超疏水涂层隔绝环境中的水、氧气等易造成金属腐蚀的物质从而实现金属表面的耐腐蚀；可以利用超疏水表面的疏水防污的特性，将超疏水表面涂覆在纺织品的表面制备具有防污能力的纺织品等。
然而，现有的纺织品改性材料由于表面粗糙度不够，因此其疏水效果较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种纺织品改性材料，通过加入纳米粉体组合物提升了涂料表面的粗糙程度，进而提升了疏水效果。
本发明的另一目的是提供一种纺织品改性材料的制备方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种纺织品改性材料，包含如下质量份数的组分：
0.01-40份的硅氧烷类前驱物、0.01-5份的催化剂、1-30份的疏水剂、0.02-3份的表面活性剂、1-50份的纳米粉体组合、1-10份的蒸馏水。
优选地，所述纳米组合粉体包括纳米光触媒粉体和辅助粉体，且所述纳米光触媒粉体和辅助粉体的粒径不同。
优选地，所述辅助粉体为氧化铝、氢氧化铝、氧化铁、氧化硅的纳米粒子中的一种或者两种以上的组合。
优选地，所述辅助粉体和纳米光触媒粉体的平均粒径比大于2或者小于0.5。
优选地，所述纳米光触媒粉体为：通过溅镀的方式将氮原子掺杂至二氧化钛中。
优选地，所述硅氧烷类前驱物为具有-SiOR或-SiOH官能基的结构，其中，R是CnH2n+1，且n为正整数。
优选地，所述疏水剂为硅系疏水剂、氟系疏水剂、碳水化合物疏水剂或者碳氢化合物疏水剂中的一种或者两种以上的组合。
优选地，所述表面活性剂为阴离子型界面活性剂、阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、阴离子型与非离子型界面活性剂的组合或者阴离子型与两性混合型界面活性剂的组合，所述催化剂为氨水、乙酸、盐酸或者氯化铵中的一种。
一种纺织品改性材料的制备方法，其用于制备上述的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
0.01-40份的硅氧烷类前驱物、0.01-5份的催化剂、1-30份的疏水剂、0.02-3份的表面活性剂、1-50份的纳米粉体组合、1-10份的蒸馏水；
步骤2，将所述步骤1称取的硅氧烷类前驱物、催化剂以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将纳米光触媒粉体和辅助粉体在水中混合并调节pH值，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的表面活性剂、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
优选地，所述步骤2中pH值不大于4。
与现有技术相比，本发明首先按照质量份数称取如下组分：0.01-40份的硅氧烷类前驱物、0.01-5份的催化剂、1-30份的疏水剂、0.02-3份的表面活性剂、1-50份的纳米粉体组合、1-10份的蒸馏水；之后将硅氧烷类前驱物、催化剂以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将纳米光触媒粉体和辅助粉体在水中混合并调节pH值，之后进行分散处理后得第二混合溶液；之后将疏水剂加入第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；最后将表面活性剂、第二混合溶液以及改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料；
本发明通过将不同粒径的纳米粉体和辅助粉体加入涂料中，不提升粉体间微孔洞的体积比例以提高表面粗糙度，疏水角度可达160°以上，故可达到超疏水的效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种纺织品改性材料，包含如下质量份数的组分：
0.01-40份的硅氧烷类前驱物、0.01-5份的催化剂、1-30份的疏水剂、0.02-3份的表面活性剂、1-50份的纳米粉体组合、1-10份的蒸馏水；
所述纳米组合粉体包括纳米光触媒粉体和辅助粉体，且所述纳米光触媒粉体和辅助粉体的粒径不同；
这样，首先按照质量份数称取如下组分：0.01-40份的硅氧烷类前驱物、0.01-5份的催化剂、1-30份的疏水剂、0.02-3份的表面活性剂、1-50份的纳米粉体组合、1-10份的蒸馏水；之后将硅氧烷类前驱物、催化剂以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将纳米光触媒粉体和辅助粉体在水中混合并调节pH值，之后进行分散处理后得第二混合溶液；之后将疏水剂加入第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；最后将表面活性剂、第二混合溶液以及改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料；
通过将不同粒径的纳米粉体和辅助粉体加入涂料中，不提升粉体间微孔洞的体积比例以提高表面粗糙度，疏水角度可达160°以上，故可达到超疏水的效果。
所述辅助粉体为氧化铝、氢氧化铝、氧化铁、氧化硅的纳米粒子中的一种或者两种以上的组合。
所述辅助粉体和纳米光触媒粉体的平均粒径比大于2或者小于0.5。
所述纳米光触媒粉体为：通过溅镀的方式将氮原子掺杂至二氧化钛中；
这样，通过纳米光触媒粉体使涂料利用光触媒效应来分解较不亲水的有机污染物，而达到自洁的效能，并能利用光触媒来解决自洁性质的时效性问题。
所述硅氧烷类前驱物为具有-SiOR或-SiOH官能基的结构，其中，R是CnH2n+1，且n为正整数；
如：四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基钛、四甲氧基钛、四乙氧基钛、四丁氧基钛、3-丁氧基化铝、正丁氧基锆等。
所述疏水剂为硅系疏水剂、氟系疏水剂、碳水化合物疏水剂或者碳氢化合物疏水剂中的一种或者两种以上的组合。
所述表面活性剂为阴离子型界面活性剂、阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、阴离子型与非离子型界面活性剂的组合或者阴离子型与两性混合型界面活性剂的组合，
所述催化剂为氨水、乙酸、盐酸或者氯化铵中的一种。
本实施例通过将不同粒径的纳米粉体和辅助粉体加入涂料中，不提升粉体间微孔洞的体积比例以提高表面粗糙度，疏水角度可达160°以上，故可达到超疏水的效果。
本发明实施例还提供一种纺织品改性材料的制备方法，其用于制备实施例1的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
0.01-40份的硅氧烷类前驱物、0.01-5份的催化剂、1-30份的疏水剂、0.02-3份的表面活性剂、1-50份的纳米粉体组合、1-10份的蒸馏水；
步骤2，将所述步骤1称取的硅氧烷类前驱物、催化剂以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将纳米光触媒粉体和辅助粉体在水中混合并调节pH值，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的表面活性剂、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
所述步骤2中pH值不大于4。
在上述步骤2中可以看出，传统的溶胶-凝胶反应中会加入有机溶剂以维持反应物的稳定性，而本实施例未添加有机溶剂，因此可以降低最终所形成的涂料的VOC值，但是在没有有机溶剂参与反应的情况下，步骤2的反应时间应限定在1-3.5h，若大于3.5小时液易有胶化或是沉淀产生，而无法继续进行后续的反应；若反应时间太短，小于1小时，则会造成溶胶-凝胶的反应不完全。
实施例1
实施例1提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
0.03份的四甲氧基硅烷、0.02份的氨水、1份的硅系疏水剂、0.04份的阴离子型界面活性剂、2份的纳米粉体组合、1份的蒸馏水；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛和氧化铝的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的四甲氧基硅烷、氨水以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛和氧化铝在水中混合并调节pH值至3，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的硅系疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型界面活性剂、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
实施例2
实施例2提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
40份的四甲氧基硅烷、5份的氨水、30份的氟系疏水剂、3份的阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、50份的纳米粉体组合、10份的蒸馏水；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛和氧化铝的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的四甲氧基硅烷、氨水以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛和氧化铝在水中混合并调节pH值至2.8，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的氟系疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
实施例3
实施例3提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
20份的四乙氧基硅烷、2份的氨水、15份的碳水化合物疏水剂、1.4份的阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、25份的纳米粉体组合、5份的蒸馏水；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛和氢氧化铝的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的四乙氧基硅烷、氨水以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛和氢氧化铝在水中混合并调节pH值至1.6，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的碳水化合物疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
实施例4
实施例4提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
5份的四异丙氧基钛、1份的乙酸、4份的碳氢化合物疏水剂、1份的阴离子型与非离子型界面活性剂的组合、8份的纳米粉体组合、6份的蒸馏水；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛和氧化铝的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的四异丙氧基钛、乙酸以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛和氧化铝在水中混合并调节pH值至3，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的碳氢化合物疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型与非离子型界面活性剂的组合、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
实施例5
实施例5提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
30份的四甲氧基钛、4份的乙酸、22份的碳水化合物疏水剂、2份的阴离子型与非离子型界面活性剂的组合、40份的纳米粉体组合、8份的蒸馏水；其中，疏水剂为硅系疏水剂和氟系疏水剂的混合；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛、氧化硅、氧化铝的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的四甲氧基钛、乙酸以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛、氧化硅、氧化铝在水中混合并调节pH值至0.9，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的碳水化合物疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型与非离子型界面活性剂的组合、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
实施例6
实施例6提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
10份的四乙氧基钛、0.5份的盐酸、10份的碳氢化合物疏水剂、0.6份的阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、3份的纳米粉体组合、10份的蒸馏水；其中，疏水剂为碳水化合物疏水剂和氟系疏水剂的混合；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛和氧化铁的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的四乙氧基钛、盐酸以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛和氧化铁在水中混合并调节pH值至2.3，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的碳氢化合物疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
实施例7
实施例7提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
40份的四丁氧基钛、5份的盐酸、30份的硅系疏水剂、3份的阴离子型与两性混合型界面活性剂的组合、20份的纳米粉体组合、3份的蒸馏水；其中，疏水剂为碳水化合物疏水剂和碳氢化合物疏水剂的混合；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛、氢氧化铝、氧化铁的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的四丁氧基钛、盐酸以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛、氢氧化铝、氧化铁在水中混合并调节pH值至1.5，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的硅系疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型与两性混合型界面活性剂的组合、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
实施例8
实施例8提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
35份的3-丁氧基化铝、1份的氯化铵、20份的氟系疏水剂、2.5份的阴离子型界面活性剂、50份的纳米粉体组合、4份的蒸馏水；其中，疏水剂为氟系疏水剂和碳氢化合物疏水剂的混合；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛和氧化硅的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的3-丁氧基化铝、氯化铵以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛和氧化硅在水中混合并调节pH值至1，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的氟系疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型界面活性剂、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
实施例9
实施例9提供的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
1份的正丁氧基锆、1份的氯化铵、1份的碳水化合物疏水剂、0.02份的阴离子型界面活性剂、2份的纳米粉体组合、2份的蒸馏水；其中，疏水剂为碳水化合物疏水剂和氟系疏水剂的混合；
其中，纳米粉体组合为掺杂氮原子的二氧化钛和氢氧化铝的混合；
步骤2，将所述步骤1称取的正丁氧基锆、氯化铵以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将掺杂氮原子的二氧化钛和氢氧化铝在水中混合并调节pH值至2.5，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的碳水化合物疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的阴离子型界面活性剂、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种纺织品改性材料，其特征在于，包含如下质量份数的组分：
0.01-40份的硅氧烷类前驱物、0.01-5份的催化剂、1-30份的疏水剂、0.02-3份的表面活性剂、1-50份的纳米粉体组合、1-10份的蒸馏水。
2.根据权利要求1所述的一种纺织品改性材料，其特征在于，所述纳米组合粉体包括纳米光触媒粉体和辅助粉体，且所述纳米光触媒粉体和辅助粉体的粒径不同。
3.根据权利要求2所述的一种纺织品改性材料，其特征在于，所述辅助粉体为氧化铝、氢氧化铝、氧化铁、氧化硅的纳米粒子中的一种或者两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的一种纺织品改性材料，其特征在于，所述辅助粉体和纳米光触媒粉体的平均粒径比大于2或者小于0.5。
5.根据权利要求4所述的一种纺织品改性材料，其特征在于，所述纳米光触媒粉体为：通过溅镀的方式将氮原子掺杂至二氧化钛中。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种纺织品改性材料，其特征在于，所述硅氧烷类前驱物为具有-SiOR或-SiOH官能基的结构，其中，R是CnH2n+1，且n为正整数。
7.根据权利要求6所述的一种纺织品改性材料，其特征在于，所述疏水剂为硅系疏水剂、氟系疏水剂、碳水化合物疏水剂或者碳氢化合物疏水剂中的一种或者两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的一种纺织品改性材料，其特征在于，所述表面活性剂为阴离子型界面活性剂、阴离子型与阳离子型界面活性剂的组合、阴离子型与非离子型界面活性剂的组合或者阴离子型与两性混合型界面活性剂的组合，所述催化剂为氨水、乙酸、盐酸或者氯化铵中的一种。
9.一种纺织品改性材料的制备方法，其特征在于，其用于制备权利要求2-8任一项所述的纺织品改性材料，具体按照如下步骤实施：
步骤1，按照质量份数称取如下组分：
0.01-40份的硅氧烷类前驱物、0.01-5份的催化剂、1-30份的疏水剂、0.02-3份的表面活性剂、1-50份的纳米粉体组合、1-10份的蒸馏水；
步骤2，将所述步骤1称取的硅氧烷类前驱物、催化剂以及蒸馏水混合进行溶胶凝胶反应，得第一混合溶液；同时将纳米光触媒粉体和辅助粉体在水中混合并调节pH值，之后进行分散处理后得第二混合溶液；
步骤3，将步骤1称取的疏水剂加入步骤2的第一混合溶液中对其进行化学改质，得改质后的混合溶液；
步骤4，将步骤1称取的表面活性剂、步骤2的第二混合溶液以及步骤3的改质后的混合溶液混合均匀，反应后得纺织品改性材料。
10.根据权利要求9所述的一种纺织品改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中pH值不大于4。
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