CN113308871B - 基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法，属于棉织物技术领域。本发明采用湿等离子体对棉织物进行预处理，其次利用无氟疏水剂对预处理棉织物进行疏水整理，通过对疏水织物一侧进行选择性等离子体刻蚀，以在疏水织物上产生多孔润湿梯度通道从而制备出单向导湿织物，最终获取了一种绿色、环保和高效的单向导湿防污棉织物的制备工艺。

Description

基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法
技术领域
本发明涉及棉织物技术领域，具体涉及一种基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法。
背景技术
流体单向传输也称为“定向流体传输”，是自然界和人体中普遍存在的现象。例子包括动脉或静脉中的血液、溪流中的水流以及穿过生物膜的水渗透。蜘蛛丝具有交替的亲水和疏水表面以及沿纤维长度的纤维直径变化，这又是一个显示定向水运动的例子。我们称这种具有定向水分传输功能的材料为单向导湿织物，即流体可以穿过织物从一侧渗透到另一侧，但在相反方向其传输被阻断。人们在进行剧烈运动、呆在高温环境中或处于心理压力下时，往往会大量出汗。在这些过程中，身体表面的水分通过织物积极主动的排出体外，湿感和不适感随之得到消除。这不仅加速水分的蒸发，还降低了皮肤表面的温度，保持人体稳定舒适的微环境。所以单向导湿织物作为一种具有智能化功能的材料，已经广泛被用于运动服、工作服、健康/老年护理和防护服。
因此，单向导湿织物的研究越来越广泛，已经开发了两种主要的方式来制备单向导湿织物：1)通过织物厚度产生疏水性-亲水性梯度，2)将一层疏水性纤维与一层亲水性纤维结合。严等人通过静电纺丝将超亲水性水解多孔聚丙烯腈(HPPAN)纳米纤维和疏水性聚氨酯(PU)纤维合理结合，设计了一种具有定向导湿的新型Janus膜。徐等人报道了一种具有定向导湿功能的改性聚丙烯/棉织物双层纤维毡。田等报道了一种在棉织物的一面上沉积氟烷基硅烷的气相方法(全氟辛基三氯硅烷容易与棉的羟基进行硅烷化反应)，处理后的织物显示出定向水流行为。Babar等人通过一步静电纺丝工艺，将商用聚对苯二甲酸乙二醇酯非织造布(CNW)作为疏水层，聚酰胺和银纳米纤维/网作为亲水层合理组合，制备了复合膜。杨等人使用亲水树脂涂层毛针织物，再通过圆网印花工艺制备了单向导湿织物。
然而，由于含氟化合物的毒性、生物累积性和较差的生物降解性，织物亲疏水梯度的形成会对健康和环境产生负面影响。因此，应该减少或替代氟化物的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法，采用湿等离子体对棉织物进行预处理，其次利用无氟疏水剂对预处理棉织物进行疏水整理，通过对疏水织物一侧进行选择性等离子体刻蚀，以在疏水织物上产生多孔润湿梯度通道从而制备出单向导湿织物，最终获取了一种绿色、环保和高效的单向导湿防污棉织物的制备工艺。
本发明的技术方案为：
基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法，包括以下步骤：
S1：将棉织物浸渍在去离子水中，直至完全润湿；采用常压空气等离子体技术对湿润的棉织物的正反面进行表面改性，完成湿等离子体预处理；
S2：对S1处理后的棉织物进行浸轧烘疏水整理，其中浸是指将S1改性后的棉织物浸泡在无氟防水剂中；
S3：对S2得到的棉织物一侧进行有选择性等离子体刻蚀整理。
优选地，步骤S2中，无氟防水剂采用浓度为90-110g/L的CWR-8DC或鲁道夫无氟防水剂。
优选地，步骤S2中，浸泡浴比为1：(25-35)，常温下浸泡20-40min。
优选地，步骤S2中，轧是指取出无氟防水剂中的棉织物，在轧车上进行轧布整理，轧液率为80-90％。
优选地，步骤S2中，烘是指将棉织物放置在烘箱中，在温度为60-80℃下进行烘干，150-170℃进行固化。
优选地，步骤S3中，有选择性等离子体刻蚀具体操作为：将0.05-0.1mm厚的不锈钢薄片放置在棉织物一侧，其中薄片上存在间距为10-20mm、直径为1-2mm的圆孔，进行150-180s常压空气等离子体刻蚀。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明采用湿等离子体对棉织物进行预处理，其次利用无氟疏水剂对预处理棉织物进行疏水整理，通过对疏水织物一侧进行选择性等离子体刻蚀，以在疏水织物上产生多孔润湿梯度通道从而制备出单向导湿织物，最终获取了一种绿色、环保和高效的单向导湿防污棉织物的制备工艺。本发明在疏水性研究中，测试了不同浓度无氟防水剂下织物的接触角、表面微观和化学结构，结果表明经预处理的织物接触角高达153°，同时采用预处理的疏水整理可以使化学品消耗减少将近30％；在单向导湿研究中，测试了液态水分穿透能力、透湿性和耐静水压等性能，结果表明织物的透湿性、机械性能和耐磨性几乎不受处理的影响；导湿性研究表明，在保证棉织物不反渗的前提下，液体穿透时间可达3s，且在反重力条件下，液态水仍然可以快速导出，同时可排斥外部液体污染物，这表明采用本发明的方法制备出的织物不仅允许液体的单向流动，而且排斥外部液体，这是通过疏水织物上的多孔空间分布来实现的。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是CWR-8DC无氟防水剂的结构式。
图3是用不同溶液浓度处理的F treated和WP-F treated两组织物上的静态接触角变化。
图4显示了在溶液浓度为90g/L时，(a)untreated、(b)F treated以及(c)WP-Ftreated织物表面液滴形态。
图5是通过对疏水织物进行有选择性等离子体刻蚀而获得的单向导湿织物两侧液滴形态，其中(a)WP-F treated织物、(b)WP-F-P treated(Top)未刻蚀处织物、(c)WP-F-Ptreated(Top)刻蚀处织物、(d)WP-F-P treated(Back)织物；溶液浓度为90g/L，等离子体刻蚀3min。
图6是织物在经过疏水整理和等离子体刻蚀前后的电镜对比图，其中(a)untreated织物、(b)F treated织物、(c)WP-F treated织物、(d)WP-FfHA-P treated(Top)刻蚀处织物、(e)WP-FfHA-P treated(Back)织物、(f)WP-FfHA-P treated(Top)未刻蚀处织物；溶液浓度为90g/L，等离子体刻蚀3min。
图7是疏水整理和等离子体刻蚀前后织物的光电子能谱。
图8是织物的高分辨率C1s光谱，其中(a)Untreated、(b)F treated、(c)WP-Ftreated织物；溶液浓度为90g/L，等离子体刻蚀3min。
图9是单向导湿织物的等离子刻蚀一面液滴状态，溶液浓度为90g/L，等离子体刻蚀3min。
图10是单向导湿织物的等离子未刻蚀一面液滴状态，溶液浓度为90g/L，等离子体刻蚀3min。
图11是单向导湿织物反重力运输液体图，溶液浓度为90g/L，等离子体刻蚀3min。
图12是处理前后单向导湿织物的透气性和透湿性变化。
图13是单向导湿织物在不同水洗和摩擦循环次数下表面接触角和导湿时间的变化。
图14是单向导湿织物经水洗后的扫描电镜图。
图15是单向导湿织物处理前后强力的变化。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法，包括以下步骤：
S1：将棉织物浸渍在去离子水中，直至完全润湿；采用常压空气等离子体技术对湿润的棉织物的正反面进行表面改性，完成湿等离子体预处理。
S2：对S1处理后的棉织物进行浸轧烘疏水整理，其中浸是指将S1改性后的棉织物浸泡在浓度为90g/L的CWR-8DC无氟防水剂中，浴比为1:30，常温下浸泡30min；轧是指取出无氟防水剂中的织物，在轧车上进行轧布整理，轧液率为80％；烘是指将织物放置在烘箱中，在温度为80℃下进行烘干，160℃进行固化。
S3：对S2得到的疏水织物的一侧面进行有选择性等离子体刻蚀整理：将0.1mm厚的不锈钢薄片放置在疏水织物的一侧面上，其中薄片上存在间距为10mm、直径为1.5mm的圆孔，进行150s常压空气等离子体刻蚀，在疏水织物上产生多孔梯度润湿通道。
在此，将棉织物(原样)记为untreated织物；仅进行步骤S2的疏水整理而未进行S1的湿等离子体预处理的棉织物记为F treated织物；既进行了步骤S2的疏水整理又进行了S1的湿等离子体预处理的棉织物记为WP-F treated织物，其正反面分别记为WP-F treated(Top)和WP-F treated(Back)织物；进行了等离子体刻蚀的织物为WP-F-P treated(Top)织物，另一面为WP-F-P treated(Back)织物，如表1所示：
表1织物信息描述
Figure BDA0003091899890000041
Figure BDA0003091899890000051
其中，本发明采用的材料如下：
涤棉混纺平纹织物，混纺比40:60，面密度为150g/m2。
试剂：CWR-8DC无氟防水剂(粒径<100nm)，如图2所示，n1＝10-22的长碳链结构是水基丙烯酸共聚物乳液，它提供了产品的主要疏水性能；n2＝3-8的固体侧链，是亲水部分。n1和n2的具体数值约等于4.2，“a”在“a、b、c、d”和的总量中占有很大的比例。其中R1是交联的单体结构，可以是羟甲基、羟乙基或直链烷基；R2是一种功能性单体基团，可以是氯烷基、长链醚基、长链环氧基、长链异氰酸酯、长链硅氧烷，主要调节对织物的附着力，中国纺织化学有限公司。去离子水；红染料。
仪器：Phenom台式扫描电子显微镜(复纳科学仪器上海有限公司)；光学接触角(Dataphysics OCA25)测量仪器(德国德飞有限公司)；岛津X射线光电子能谱仪(岛津公司)；FX3000-IV Hydro Tester静水压测试仪(理宝科技有限公司)；YG601H-11型电脑式织物透湿仪(宁波纺织仪器厂)；YG461E-III透气性测试仪(武汉国量仪器有限公司)；SW-20B洗涤色牢度测试仪(大荣纺仪)；YG522型圆盘耐磨测试仪(温州百恩仪器有限公司)；INSTRON-3300型万能材料试验机拉力机(广州领拓有限公司)；水滴测试装置、等离子体处理装置。
采用A-J Plasma system等离子体发生器对织物进行表面改性和刻蚀。等离子体处理装置主要由喷射型等离子体处理系统、X/Y/Z方向移动系统和载物台3部分构成。X/Y/Z方向移动系统用于确保喷嘴以恒定速度移动均匀处理织物表面。
将距离喷嘴2cm处作为等离子体对织物处理最佳位置。等离子体羽流和织物之间有适当的接触。等离子体射流的温度约为30°，等离子体电压、气压和功率分别为220V、30Kpa和450W。
本实施例制备得到的单向导湿防污织物的结构与性能测试表征如下：
(1)接触角
使用视频光学接触角(Dataphysics OCA 25)测量仪器通过滴液法测量织物的接触角。在每个样品上进行5次测量，并进行平均计算获取织物测量结果。本研究中使用的去离子水滴的体积为3μL；接触角采用自动法和椭圆计算法计算。
图3显示了用不同溶液浓度处理的F treated和WP-F treated两组织物上的静态接触角变化。从图3的两条曲线可以看出，接触角随着溶液浓度的增加而增加，最后趋于稳定状态；WP-F treated织物的接触角明显高于F treated织物，且在浓度为90g/L时静态接触角达到平衡状态。
从图4中可以看出，涤棉原样织物表面具有亲水性，经过疏水整理后的织物表现出了明显的疏水性，其中WP-F treated织物的接触角高达153°。结果表明，湿等离子体预处理使织物的疏水性得到明显提高，在棉织物上获得了超疏水表面。
值得一提的是，对于没有进行湿等离子体预处理的样品，即使无氟防水剂的浓度高达130g/L，其静态接触角也远远不及湿等离子体预处理的疏水织物。相比之下，经湿等离子体预处理的织物在使用浓度为90g/L的无氟防水剂整理后可以获得更好的效果。这意味着湿等离子体射流的组合使用可以作为单向导湿工艺中疏水整理的优化方法，同时这一方法减少了近30％的无氟防水剂的使用。
从图5中可以看出，疏水织物经过等离子体刻蚀后，其表面接触角明显降低且织物表面由疏水变为亲水性，而未被等离子体刻蚀的区域其接触角几乎没有变化。这是由于带孔钢板覆盖在织物一侧上，等离子体对织物曝光和未曝光处的刻蚀程度产生了差异性，即阻止了空气等离子体进入织物内部以赋予其亲水性，使得疏水织物不同区域之间的接触角产生显著差异。
(2)表面形态分析
采用飞纳台式扫描电镜研究了不同处理条件下的织物的微观结构。在观察之前，对样品进行喷金处理，用Phenom台式扫描电子显微镜在10.0千伏的加速电压下对织物表面进行研究。
如图6(a)所示，棉织物中的涤棉纤维具有相对干净和光滑的表面，无颗粒物聚集。从图6(b)和图6(c)中可以看出，织物在100μm下的微观形态，未经预处理的疏水织物和经过湿等离子体预处理的疏水织物的纤维表面都存在纳米颗粒和薄膜。但在10μm下的微观形态中，图6(b)中颗粒附着物显然比图6(c)中少且不成膜，部分纤维暴露在外；图6(c)中纤维表面明显有一层均匀的薄膜，相比之下纤维表面的颗粒感减弱。一般来说，对于不同的纤维，纤维的粗糙度越大其拒水性能越好，但在疏水整理过程中无氟防水剂与纤维表面的基团发生了化学反应，即成膜过程中长链烷基在纤维表面形成纳米凸起的定向排列，使纤维表面均匀附着一层薄膜，建立起荷叶效应的防水层。这可以看出经过湿等离子体预处理的织物能够使疏水整理后纤维表面均匀的附着一层防水薄膜，这也进一步证实湿等离子体预处理使织物在疏水整理后的疏水性得到明显提高。
图6(d)、图6(e)和图6(f)分别为等离子体刻蚀前后疏水织物表面在100μm和10μm下的微观形态。从图6(d)中可以明显看出等离子体刻蚀纤维表面的痕迹，即覆盖在纤维表面的一层疏水薄膜被破坏，涤棉纤维裸露在表面；从图6(e)和图6(f)中可以看出被钢板遮住以及未曝光的区域，纤维表面疏水薄膜几乎没有损伤。同时，这揭示了等离子体在刻蚀织物前后的表面接触角显著差异的原因。
(3)表面化学分析
化学分析采用岛津X射线光电子能谱仪(表面科学仪器)，工作压力约为1000千帕，用XPS分析了处理前后织物的表面化学信息。在origin软件上进行数据分析。
如图7所示，Untreated织物表明原始样品主要含碳和氧。图中F treated疏水织物分别出现明显的Si2s和Si2p峰，表明疏水剂中接枝物已成功接枝到织物表面，其中经过湿等离子体预处理的疏水织物(WP-F treated(top)、WP-F treated(back))Si峰面积显然高于仅疏水整理的织物(F treated)，这进一步验证了湿等离子体预处理可以使织物疏水性能更佳。
为了进一步研究决定织物表面性质的化学官能团的变化，对C1s峰进行了仿峰鉴别。如图8所示，对于未处理的棉织物，在285.0电子伏、286.5eV、288.0eV和289.0eV处获得四个峰，分别属于C-C/C-H、C-O、C＝O/O-C-O和O-C＝O键。在疏水整理后，位于285.6eV和285.2eV产生了新峰分别是C-N和C-Si键。
如表2所示，可以看到疏水整理后，含氧极性基团的显著减少以及C-C/C-H组分的显著增加，这是改性涤棉表面疏水性提高的主要原因。通过对比分析不难发现，湿等离子体射流大大提高了加工效率。这是因为自由基、电子和聚合物表面之间的碰撞导致分子链的断裂和自由基的产生，因此活化后的表面提高了疏水剂在涤棉表面的粘附性。这也进一步证实了湿等离子体预处理有利于织物疏水整理进而使其疏水性得到明显提高。
表2织物C1s峰的反卷积结果
Figure BDA0003091899890000071
此外，由图7可以看出，等离子体刻蚀减少了织物表面Si峰面积，与电镜观察疏水薄膜遭到破坏的结果一致。同时由表3中数据可知，含氧基团的含量在疏水整理后显著降低，这与图7中的曲线相匹配。从表3可以看出，湿等离子体预处理使织物表面结合更多的疏水大分子，其中疏水整理是均匀的，因为WP-F treated(Top)和WP-F treated(Back)织物表面显示相近的成分含量，平均硅在16.50％左右。在选择性等离子体刻蚀织物后，硅含量有显著差异，在刻蚀处和未刻蚀的区域分别降低到6.18％和15.81％。这表明刻蚀的织物表面的疏水硅烷链被等离子体严重破坏，钢板遮盖处以及织物背面几乎没有损伤。这与扫描电镜图(图8)相一致，这证实了织物润湿性的差异性，为织物的单向导湿提供了证据。
表3织物的相对化学元素成分
Figure BDA0003091899890000081
(4)水滴试验
在选择性等离子体刻蚀整理后，将每滴约2μL的水滴滴到水平放置的织物上。通过针筒供应的连续水滴在垂直铺设的织物处验证反重力导湿，并用秒表记录液体穿透时间。
图9为等离子体刻蚀疏水织物3min时等离子刻蚀一面。当液滴与织物一侧接触时，等离子体刻蚀处表现出了半亲水性，等离子体未刻蚀处液滴表现了明显的疏水性。我们把等离子体刻蚀一侧当做远离皮肤一侧的织物即织物外侧，图中织物表现出的疏水性可以作为织物阻碍外界污染物的表现。当我们向织物外侧喷射液体时，由于疏水织物表面对液滴的附着力小于它自身重量时便从织物上滑落下来，这表现了织物外侧具有一定的防污自清洁性能。
图10为等离子体刻蚀疏水织物3min时等离子未刻蚀一面。当液滴从未刻蚀面(疏水面)滴向刻蚀面(半亲水面)时，液滴与织物接触后瞬间被吸走，时间在3s左右。在1-3s的过程中，可以很明显看出液体的吸收过程，而且在3s时就可以明显看出液体已经完全渗透到另一面。
为了证明织物的单向导湿是由于湿度梯度导致，我们进行了液体反重力穿透织物实验，如图11所示，当液体从未处理面滴向处理面时，液滴克服自身重力被运输到织物上表面，由于液滴大小不一致，此处没有表明穿透时间，依据视频数据判断此处穿透时间平均为4s左右。由此可以看出，经过等离子体有选择性刻蚀的疏水棉织物具有良好的单向导湿和自清洁效果。
当织物具有单向导水的性能时，液体从接触角较大的一面传递向接触角较小的一面，从而产生液体的动态传递过程。这一点与前面接触角分析相一致，同时验证了织物具有单向导湿的性能。
(5)耐静水压测试
参照GB/T4744-1997标准，采用FX 3000-IV Hydro Tester静水压测试仪，对未处理棉织物、疏水织物和单向导湿织物进行耐水压测试，选择静态测试法，在织物的一面维持一定的水压，测定水从一面渗透到另一面所需的时间。即直至织物不同区域上出现三个小水珠时，这时所需的时间即为织物的静压阻值，样品大小为100cm2，每个样品测试三次，取其平均值。
耐静水压测试表明，疏水整理加强了织物的抗压能力，等离子体刻蚀的一面抗压性几乎没有变化，但是未刻蚀一面变化显著。等离子体刻蚀的疏水织物两侧耐静水压数据显著的差异进一步证实织物的单向导湿性。
(6)透气性和透湿性测试
根据欧洲标准化组织9237标准，使用透气性测试仪YG461E-III测试织物的透气性，测试压力为100Pa，测试面积为20cm2。每个织物至少测量5次，以取平均值来确定织物透气性能。
采用YG601H-11型电脑式织物透湿仪，测试织物的透湿量。根据GB/T12704.2-2009，确定测试方法为蒸发法中的直立正杯法，测试面积为0.00283m2，试验箱内维持稳定的循环气流速度0.3-0.5m/s，相对湿度50±2％，温度为38±2℃。每个透湿杯里装有约34ml蒸馏水(温度与箱内一致)，将织物测试面向下与透湿杯组合，然后将试验组合体放在试验箱内，每隔1h进行测重，来确定水的质量损失，直至水的质量损失达到稳定状态，一组测试方为结束。
由图12可以看出，原样的透气率在270mm/s左右，单向导湿织物由于经过等离子体刻蚀表面薄膜层被破坏，其透气性很明显没有发生显著变化。同时可以看出，织物透湿性变化情况与透气性一致，原样织物与单向导湿织物间透湿率几乎没有变化，但其织物内侧透湿性显然大于织物外侧，可想织物单向导湿起到了作用，加快了水汽的运输。由此可见，单向导湿织物的整理方式对其透气性和透湿性并没有什么显著影响。
(7)耐磨、耐水洗和机械性能测试
采用YG522型圆盘耐磨测试仪，对织物进行耐磨性能测试。首先将织物固定在圆盘上，其次设定仪器圈速以及圈数，然后用具有一定载荷的两个砂轮对待测织物进行圆周循环碾压；碾压结束后，取出待测织物。此处设定2000圈为一次循环，通过电子显微镜观察织物的表面损坏程度及计算织物的损耗质量或剩余质量来对织物的耐磨性能进行表征。
根据AATCC测试方法61-2010，使用SW-20B洗涤色牢度测试仪对单向导湿织物进行洗涤，并以此评估洗涤耐久性。将5cm×15cm大小的织物、一定量的预热到40℃美标皂液和50个6mm直径钢球同时放入容器中，控制洗涤温度保持在40℃，并以40r/min的速度搅拌45min，水洗结束后，用40℃的蒸馏水清洗织物两次，并在60℃烘箱中烘干，其作为一个洗涤循环。上述标准洗涤程序相当于5次家用洗衣机洗涤。
采用INSTRON-3300型万能材料试验机，对涤棉原样、疏水织物、单向导湿织物进行拉伸测试。首先剪取多组相同长度与宽度的织物样品，测试的拉伸初始长度为5cm，拉伸速度为5mm/min。测试结果表明了织物从开始受到拉伸直至完全断裂的整个过程中的载荷量与伸长量(应变)，拉伸过程中样品的受力面就是样品宽度与厚度组成的矩形，应力就是单位面积上的载荷，根据已知载荷与受力面积，计算织物的应力。
由图13可以清楚地看出，随着洗涤周期的增加，织物表面的接触角逐渐减小，这表明织物疏水性已略微减弱。尽管如此，单向导湿织物在一个洗涤循环后其导湿性能几乎没有变化，即使5个洗涤循环后其导湿时间仍保持在10s以内。
图14的扫描电镜图显示水洗使织物表面薄膜层碎化，但仍附着在纤维表面，这也是织物水洗前后表面接触角变化不大的原因。当织物在不同循环次数下磨损时，织物表面接触角变化明显，在5次循环后，接触角进一步下降至约133°。但是，Si元素保持与磨损前织物相似的含量，表明织物上薄膜涂层的坚固性。总的来说，经处理的织物在5次循环中表现出良好的耐磨性。此外，我们还测试了单向导湿织物在室温下老化5周后的运输性能，发现水仍然能够从未处理面运输到处理一侧，并在相反的方向上排斥。
如图15所示，可以看出疏水整理后织物的强力略有降低，拉伸应变长度几乎没有发生变化。经过等离子体刻蚀后，织物的强力有所降低但不影响其服用价值，拉伸应变长度变短，应该是由等离子体对织物表面的刻蚀造成的。总的来说，等离子处理对织物的强力几乎没有影响。
实施例2
本实施例提供了一种基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法，包括以下步骤：
S1：将棉织物浸渍在去离子水中，直至完全润湿；采用常压空气等离子体技术对湿润的棉织物的正反面进行表面改性，完成湿等离子体预处理。
S2：对S1处理后的棉织物进行浸轧烘疏水整理，其中浸是指将S1改性后的棉织物浸泡在浓度为110g/L的CWR-8DC无氟防水剂中，浴比为1:35，常温下浸泡40min；轧是指取出无氟防水剂中的织物，在轧车上进行轧布整理，轧液率为90％；烘是指将织物放置在烘箱中，在温度为60℃下进行烘干，170℃进行固化。
S3：对S2得到的疏水织物的一侧面进行有选择性等离子体刻蚀整理：将0.1mm厚的不锈钢薄片放置在疏水织物的一侧面上，其中薄片上存在间距为20mm、直径为2mm的圆孔，进行180s常压空气等离子体刻蚀，在疏水织物上产生多孔梯度润湿通道。
实施例3
本实施例提供了一种基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法，包括以下步骤：
S1：将棉织物浸渍在去离子水中，直至完全润湿；采用常压空气等离子体技术对湿润的棉织物的正反面进行表面改性，完成湿等离子体预处理。
S2：对S1处理后的棉织物进行浸轧烘疏水整理，其中浸是指将S1改性后的棉织物浸泡在浓度为100g/L的鲁道夫无氟防水剂中，浴比为1:25，常温下浸泡20min；轧是指取出无氟防水剂中的织物，在轧车上进行轧布整理，轧液率为85％；烘是指将织物放置在烘箱中，在温度为70℃下进行烘干，150℃进行固化。
S3：对S2得到的疏水织物的一侧面进行有选择性等离子体刻蚀整理：将0.05mm厚的不锈钢薄片放置在疏水织物的一侧面上，其中薄片上存在间距为15mm、直径为1mm的圆孔，进行165s常压空气等离子体刻蚀，在疏水织物上产生多孔梯度润湿通道。
本发明采用常压空气等离子体射流技术和无氟防水剂两种清洁生产技术对可穿戴棉织物进行加工。通过湿等离子体预处理、疏水整理和选择性等离子体刻蚀织物，在疏水织物的厚度方向上创建了具有梯度润湿性的多孔导湿通道，从而制备获得了单向导湿织物。通过对比实验，经过湿等离子体预处理的织物其接触角高达153°，且经湿等离子体预处理后，疏水剂的使用效率得到了显著提高。这表明湿等离子体射流的组合使用可以作为单向导湿工艺中疏水整理的优化方法，且这一方法减少了近30％的无氟防水剂的使用。单向导湿织物的多孔通道用于定向导湿，在保证织物不反渗的前提下，液体穿透时间可达3s，但由于未经刻蚀的表面积保持超疏水，因此它可以排斥外部液体污染物。超疏水整理和等离子体刻蚀处理对织物的透气性、机械性能和耐磨性没有不利影响。无论是疏水整理还是等离子体处理，它们都是清洁无污染的，因此，本发明获取了一种绿色、环保和高效的单向导湿棉织物的制备工艺。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将棉织物浸渍在去离子水中，直至完全润湿；采用常压空气等离子体技术对湿润的棉织物的正反面进行表面改性，完成湿等离子体预处理；
S2：对S1处理后的棉织物进行浸轧烘疏水整理，其中浸是指将S1改性后的棉织物浸泡在无氟防水剂中；
S3：对S2得到的棉织物的一侧面进行有选择性等离子体刻蚀整理；
步骤S3中，有选择性等离子体刻蚀具体操作为：将0.05-0.1mm厚的不锈钢薄片放置在棉织物的一侧面上，其中薄片上存在间距为10-20mm、直径为1-2mm的圆孔，进行150-180s常压空气等离子体刻蚀。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，无氟防水剂采用浓度为90-110 g/L的CWR-8DC或鲁道夫无氟防水剂。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2中，浸泡浴比为1:（25-35），常温下浸泡20-40min。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2中，轧是指取出无氟防水剂中的棉织物，在轧车上进行轧布整理，轧液率为80-90%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，烘是指将棉织物放置在烘箱中，在温度为60-80℃下进行烘干，150-170℃进行固化。
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