CN112553708A - 一种超疏水性纳米纤维及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超疏水性纳米纤维，所述超疏水性纳米纤维经过原料配比、制作功能性母粒、经过拉丝工艺制备成纳米纤维，通过在二氧化硅溶胶中整理得到超疏水性纳米纤维，由于表面附着二氧化硅，增大了静态接触角θ，提高了纤维的疏水性，且无毒无害，环保安全，经久耐用。本发明还提供了一种超疏水亲肤面料，采用上述超疏水性纳米纤维编织，无毒无害、疏水性强，内层采用多种天然纤维混纺纱编织而成，亲肤透气、吸水排汗，适合贴身穿着，在改善疏水面料硬度大、不亲肤的同时不破坏疏水面料原本的功能性。
Description
技术领域
本发明涉及新型材料领域，特别是涉及一种超疏水性纳米纤维及其应用。
背景技术
随着社会进步与发展，人们物质与文化生活水平的逐年提高，服装消费水平也发生了根本的变化。传统单一的服装已不再能满足人们对服装品种多样化的需求，而是更注重于实用性与舒适性、保健性与安全性的有机结合。目前，服装产业已进入了一个以新材料、新技术、新工艺和新产品取胜的时代，服装的流行趋势与变化将随着面料的创新与发展而变化。
1805年，Young提出接触角θ可以通过平面固体表面上的液滴在三个界面的张力下之平衡关系去衡量其亲疏水性，若是接触角θ大于150°，就被定义为疏水性。表面越光滑接触角θ就越小，呈现出亲水性；表面越粗糙，接触角θ就越大，越易呈现为疏水性。传统疏水性面料，通常采用在成品面料上镀一层疏水层，达到疏水性的目的，然而传统疏水纤维仅仅依靠表面镀膜起到疏水作用，极易起静电、起球有褶皱，不仅穿着不适而且经常年累月使用后会使表面的涂料脱落，此时，疏水层也会失去原本的效应变得不再疏水。
针对上述传统疏水面料采用疏水涂层镀膜容易脱落且其原材料不亲肤不舒适，使用体验不好的缺点，现发明一种新型的超疏水纤维，以及超疏水亲肤面料，在满足其疏水特性的同时也能亲肤透气，扩大其适用场合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的现有技术的缺陷，提供一种超疏水性纳米纤维和采用该超疏水性纳米纤维的超疏水亲肤面料。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明的第一方面是提供一种超疏水性纳米纤维，所述超疏水性纳米纤维采用如下方法制备：
S1：将对苯二甲酸与乙二醇混合，加入分散剂搅拌均匀后配制成浆料；将配制好的浆料加入酯化反应釜进行第一酯化反应，在副产物收集量达到理论值的82-95％时加入山梨醇与聚乙二醇进行第二酯化反应；完成酯化反应后，将制得的酯化物进行缩聚反应，得到聚酯切片；
S2：将S1得到的聚酯切片与纳米级硝酸银粉末、纳米级氧化锌粉末和纳米级氧化铁粉末混合均匀，再加入稳定剂、分散剂、平滑剂搅拌均匀后进行熔融造粒，得到功能性母粒；
S3：将S2得到的功能性母粒烘干至功能性母粒平均含水量不超过0.01％，将烘干后的功能性母粒进行拉丝，制得纳米纤维；
S4：将S3制得的纳米纤维浸入二氧化硅溶胶中整理，烘干，即得所述超疏水性纳米纤维。
进一步地，步骤S1中，所述分散剂为聚异丁烯多丁二酰亚胺；所述平滑剂为食品级白油、棕榈油、大豆油、菜籽油、棉籽油、玉米油、米糠油、向日葵油、花生油、蓖麻油、芝麻油、花椒籽油、茶油、椰子油、橄榄油、黄连木油、榈油、松脂油中的一种或多种的混合物。
进一步地，步骤S2中的熔融造粒所需温度为260-300℃。
进一步地，步骤S1中，苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：1.05-2。
进一步地，步骤S2中，聚酯切片、纳米级硝酸银粉末、纳米级氧化锌粉末和纳米级氧化铁粉末的质量比为1000：8：5：3。
进一步地，步骤S3中，所述烘干温度为150℃-180℃。
本发明的第二方面是提供一种超疏水亲肤面料，所述超疏水亲肤面料从内到外依次包括内层和疏水层；所述疏水层为根据上述方法制备的所述超疏水性纳米纤维纺成的纱线织造，所述内层由棉麻纤维、莫代尔纤维、蚕丝纤维和涤纶纤维的混纺纱编织而成；所述内层和疏水层由涤纶长丝通过集圈工艺连接起来。
进一步地，所述棉麻纤维、莫代尔纤维、蚕丝纤维和涤纶纤维的混纺比例为50：35：10：5。
进一步地，所述超疏水亲肤面料的克重为100-260g/m2。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明通过在二氧化硅溶胶中整理得到超疏水性纳米纤维，由于表面附着二氧化硅，增大了静态接触角θ，提高了纤维的疏水性，且无毒无害，环保安全，经久耐用。
本发明的超疏水亲肤面料，疏水层由本发明制备方法的超疏水性纳米纤维编织，无毒无害、疏水性强，内层采用多种天然纤维混纺纱编制而成，亲肤透气、吸水排汗，适合贴身穿着，在改善疏水面料硬度大、不亲肤的同时不破坏疏水面料原本的功能性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供一种超疏水性纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1：将对苯二甲酸与乙二醇按照1:1.05的摩尔比进行混合，加入分散剂搅拌均匀后配制成浆料；将配置好的浆料加入酯化反应釜进行第一酯化反应，在副产物收集量达到理论值的95％时加入山梨醇与聚乙二醇进行第二酯化反应；完成酯化反应后，将制得的酯化物进行缩聚反应，制成聚酯切片；
S2：将步骤S1制备得到的聚酯切片与纳米级硝酸银粉末、超疏水性氧化锌粉末和超疏水性氧化铁粉末按照1000:8:5:3的比例配比完成，再在其中加入稳定剂、分散剂、平滑剂搅拌均匀后进行熔融造粒，温度为260℃，得到功能性母粒：
S3：将步骤S2制备得到的功能性母粒在温度为150℃环境下烘干至功能性母粒平均含水量不超过0.01％；将烘干后的功能性母粒进行拉丝，制得纳米纤维；
S4：将步骤S3制得的纳米纤维浸入二氧化硅溶胶中整理，烘干后制得超疏水性纳米纤维。
实施例2
本实施例提供一种超疏水性纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1：将对苯二甲酸与乙二醇按照1:1.1的摩尔比进行混合，加入分散剂搅拌均匀后配制成浆料；将配置好的浆料加入酯化反应釜进行第一酯化反应，在副产物收集量达到理论值的90％时加入山梨醇与聚乙二醇进行第二酯化反应；完成酯化反应后，将制得的酯化物进行缩聚反应，制成聚酯切片；
S2：将步骤S1制备得到的聚酯切片与纳米级硝酸银粉末、纳米级氧化锌粉末和纳米级氧化铁粉末按照1000:8:5:3的比例配比完成，再在其中加入稳定剂、分散剂、平滑剂搅拌均匀后进行熔融造粒，温度为270℃，得到功能性母粒：
S3：将步骤S2制备得到的功能性母粒在温度为160℃下烘干至功能性母粒平均含水量不超过0.01％；将烘干后的功能性母粒进行拉丝，制得纳米纤维；
S4：将步骤S3制得的纳米纤维浸入二氧化硅溶胶中整理，烘干后制得超疏水性纳米纤维。
实施例3
本实施例一种超疏水性纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1：将对苯二甲酸与乙二醇按照1:1.2的摩尔比进行混合，加入分散剂搅拌均匀后配制成浆料；将配置好的浆料加入酯化反应釜进行第一酯化反应，在副产物收集量达到理论值的85％时加入山梨醇与聚乙二醇进行第二酯化反应；完成酯化反应后，将制得的酯化物进行缩聚反应，制成聚酯切片；
S2：将步骤S1制备得到的聚酯切片与纳米级硝酸银粉末、纳米级氧化锌粉末和纳米级氧化铁粉末按照1000:8:5:3的比例配比完成，再在其中加入稳定剂、分散剂、平滑剂搅拌均匀后进行熔融造粒，温度为290℃，得到功能性母粒：
S3：将步骤S2制备得到的功能性母粒在温度为170℃发热环境下烘干至功能性母粒平均含水量不超过0.01％；将烘干后的功能性母粒进行拉丝，制得纳米纤维；
S4：将步骤S3制得的纳米纤维浸入二氧化硅溶胶中整理，烘干后制得超疏水性纳米纤维。
实施例4
本实施例提供一种超疏水亲肤面料，所述超疏水亲肤面料从内到外依次包括内层和疏水层；所述疏水层为实施例1-3中的超疏水性纳米纤维纺成的纱线织造，所述内层由棉麻纤维、莫代尔纤维、蚕丝纤维和涤纶纤维的混纺纱编织而成；所述内层和疏水层由涤纶长丝通过集圈工艺连接起来。
棉麻纤维、莫代尔纤维、蚕丝纤维和涤纶纤维混纺比例为50:35:10:5。
应用例
将实施例4所制备的三种超疏水亲肤面料和市面上型号为XH-330的疏水面料，进行测试：从实施例4所制备的三种超疏水亲肤面料和市面上的型号为XH-330的疏水面料上各取一平方厘米大小的面料粘贴在载玻片表面，再将载玻片放在型号为JY-82B视频接触角测量仪的样品台固定，将体积为0.25ml的水滴滴到样品表面，测量三相的交界处的静态接触角θ。在样品表面的不同位置重复测三次，取平均值，静态接触角θ的平均值如表1所示：
表1
| 接触角平均值(°) | |
| 实施例1 | 165.17 |
| 实施例2 | 164.72 |
| 实施例3 | 169.01 |
| XH-330的疏水面料 | 159.23 |
静态接触角θ越大则表明面料的疏水性越好，由表1结果可见，采用实施例1-3制备的超疏水纳米纤维制备的亲肤面料相对于XH-330的疏水面料的疏水性明显提高，这主要是因为本发明采用了溶胶-凝胶法在疏水纤维表面镀有一层二氧化硅薄膜，增大了超疏水纤维的表面粗糙程度，从而本发明的纳米纤维具有更好的疏水性能。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。
Claims (9)
1.一种超疏水性纳米纤维，其特征在于，所述超疏水性纳米纤维采用如下方法制备：
S1：将对苯二甲酸与乙二醇混合，加入分散剂搅拌均匀后配制成浆料；将配制好的浆料加入酯化反应釜进行第一酯化反应，在副产物收集量达到理论值的82-95％时加入山梨醇与聚乙二醇进行第二酯化反应；完成酯化反应后，将制得的酯化物进行缩聚反应，得到聚酯切片；
S2：将S1得到的聚酯切片与纳米级硝酸银粉末、纳米级氧化锌粉末和纳米级氧化铁粉末混合均匀，再加入稳定剂、分散剂、平滑剂搅拌均匀后进行熔融造粒，得到功能性母粒；
S3：将步骤S2得到的功能性母粒烘干至功能性母粒平均含水量不超过0.01％，将烘干后的功能性母粒进行拉丝，制得纳米纤维；
S4：将所述纳米纤维浸入二氧化硅溶胶中整理，烘干即得所述超疏水性纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的超疏水性纳米纤维，其特征在于，步骤S1中，所述分散剂为聚异丁烯多丁二酰亚胺；所述平滑剂为食品级白油、棕榈油、大豆油、菜籽油、棉籽油、玉米油、米糠油、向日葵油、花生油、蓖麻油、芝麻油、花椒籽油、茶油、椰子油、橄榄油、黄连木油、榈油、松脂油中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的超疏水性纳米纤维，其特征在于，步骤S2中的熔融造粒所需温度为260-300℃。
4.根据权利要求1所述的超疏水性纳米纤维，其特征在于，步骤S1中，苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：1.05-2。
5.根据权利要求1所述的超疏水性纳米纤维，其特征在于，步骤S2中，聚酯切片、纳米级硝酸银粉末、纳米级氧化锌粉末和纳米级氧化铁粉末的质量比为1000：8：5：3。
6.根据权利要求1所述的超疏水性纳米纤维，其特征在于，步骤S3中，所述烘干温度为150℃-180℃。
7.一种超疏水亲肤面料，其特征在于，所述超疏水亲肤面料从内到外依次包括内层和疏水层；所述疏水层为根据权利要求要求1-7任一项所述方法制备的所述超疏水性纳米纤维纺成的纱线织造，所述内层由棉麻纤维、莫代尔纤维、蚕丝纤维和涤纶纤维的混纺纱编织而成；所述内层和疏水层由涤纶长丝通过集圈工艺连接起来。
8.根据权利要求7所述的超疏水亲肤面料，其特征在于，所述棉麻纤维、莫代尔纤维、蚕丝纤维和涤纶纤维的混纺比例为50：35：10：5。
9.根据权利要求5所述的超疏水亲肤面料，其特征在于，所述超疏水亲肤面料的克重为100-260g/m2。
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