CN115506160B - 水性双疏涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

水性双疏涂料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115506160B
CN115506160B CN202211218739.0A CN202211218739A CN115506160B CN 115506160 B CN115506160 B CN 115506160B CN 202211218739 A CN202211218739 A CN 202211218739A CN 115506160 B CN115506160 B CN 115506160B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
textile
liquid
soluble
substance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211218739.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115506160A (zh
Inventor
齐高璨
王宇航
袁志好
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University of Technology
Original Assignee
Tianjin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University of Technology filed Critical Tianjin University of Technology
Priority to CN202211218739.0A priority Critical patent/CN115506160B/zh
Publication of CN115506160A publication Critical patent/CN115506160A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115506160B publication Critical patent/CN115506160B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/12—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins
    • D06N3/14—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins with polyurethanes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/0056—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the compounding ingredients of the macro-molecular coating
    • D06N3/0061—Organic fillers or organic fibrous fillers, e.g. ground leather waste, wood bark, cork powder, vegetable flour; Other organic compounding ingredients; Post-treatment with organic compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/0056—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the compounding ingredients of the macro-molecular coating
    • D06N3/0063—Inorganic compounding ingredients, e.g. metals, carbon fibres, Na2CO3, metal layers; Post-treatment with inorganic compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2209/00—Properties of the materials
    • D06N2209/14—Properties of the materials having chemical properties
    • D06N2209/142—Hydrophobic
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2209/00—Properties of the materials
    • D06N2209/14—Properties of the materials having chemical properties
    • D06N2209/145—Oleophobic
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2209/00—Properties of the materials
    • D06N2209/16—Properties of the materials having other properties
    • D06N2209/1685—Wear resistance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

本发明公开了一种水性双疏涂料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将表面活性剂均匀分散在水中，加入长链氟碳物质，室温条件下搅拌至均匀，得到液体A；向液体A中加入氨水，再加入物质D，室温下搅拌12～96小时，得到液体B，向液体B中加入水溶性聚氨酯类粘结剂，搅拌均匀，得到液体C，其中，物质D为水溶性硅氧化合物或混合物E，混合物E为水溶性硅氧化合物和氧化物纳米颗粒的混合物，表面活性剂为烯丙基氨化物水溶液；向稀释或未稀释的液体C中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到水性双疏涂料。本发明水性双疏涂料制备的疏水疏油防污纺织品可以实现超疏水、超疏油效果，且具有优良的耐磨性与耐洗性。

Description

水性双疏涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于双疏涂料技术领域，具体来说涉及一种水性双疏涂料及其制备方法和应用。
背景技术
对于服装纺织行业，开发具有防水、防油等防污性能的纺织布料引起了行业的极大关注。这是由于具有防污功能特性的纺织布料可以大幅减少洗涤次数，能够有效节约日常用水量与用电量。同时，还可以减少污水排放，进而实现保护水资源与环境的目的。
材料表面水滴接触角大于90°，一般称为疏水材料，特别地，材料表面水滴接触角大于150°，一般称为超疏水材料。类似地，材料表面油滴接触角大于90°，称为疏油材料，材料表面油滴接触角大于150°，称为超疏油材料。自从“荷叶效应”被发现以来，大量的超疏水材料已通过表面粗糙结构与低表面能烷类物质结合的方案被制备出来。依据“荷叶效应”，要实现对本身表面能量较低的油酯类物质的疏斥性能，则需要对粗糙结构表面使用具有极低表面能量的物质进行修饰。目前研究表明，表面能非常低的长链氟碳物质与粗糙结构的复合可以实现表面的疏油性，使材料表面呈现疏水-疏油双疏功能特性。鉴于长链氟碳物质具有极低的表面能量，一般小于30mJ/m2，只有部分有机溶剂可以溶解长链氟碳物质。因此，目前报道的应用于棉、玻璃、金属等材料的双疏涂料一般使用有机液体作为溶剂溶解长链氟碳物质，如二氯甲烷(CN 109647680 A，2019年4 月19日公开)、N,N二甲基甲酰胺(CN109468847 A，2019年3月15日公开)、四氢呋喃(CN 103408707 A，2013年11月27日公开)、乙醇等。这些有机溶剂具有易挥发、易燃、易爆以及有机体毒性等缺点，严重限制了有机系双疏涂料在实际生产中的应用。因而，当前的研究重点聚焦到以安全、无毒、无污染的水作为溶剂的水性双疏涂料的研发中。为了使难溶性长链氟碳物质溶于水溶液，目前报道方法一般将长链氟碳物质先溶于有机溶剂再混溶与水性溶液中，如异构十六烷与水的混合液(CN111019447 A,2020 年4月17日)、氢氟醚与水的混合液(CN 109082151 A,2018年12月25日公开)、乙醇和水的混合液(CN 105349036 A,2016年2月24日公开)。这些水性双疏涂料仍使用了部分有机溶剂，存在使用和生产隐患。为了避免水性双疏涂料中有机溶剂的使用，有些报道的方法，将长链氟碳物质直接与水混合，在不添加助溶剂/表面活性剂的情况下，通过剧烈搅拌、超声、加热等手段将粗糙结构离子与长链氟碳物质强行混合，制备水-双疏粒子的混合物，如CN 113698809 A(2021年11月26日公开)、CN 106811114 A(2017年6月9日公开)等。该种方法制备的水性双疏涂料在保存过程中的稳定性差，容易发生偏析、分层现象，所制备的双疏薄膜的均匀性较差。因此，开发不含有机溶剂的、均匀稳定的水性双疏涂料，仍然是现有技术中的难点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性双疏涂料的制备方法，该制备方法使用烯丙基氨化物作为表面活性剂将长链氟碳物质均匀的溶解在水中，使溶于水的长链氟碳物质参与氧化硅粒子的生成过程，构建稳定、耐磨的双疏粒子，使用水溶性聚氨酯类粘结剂与硅烷偶联剂的协同作用可以将双疏粒子稳定地附着到织物纤维表面，能够构建疏水、疏油、防污纺织物。
本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的水性双疏涂料，该水性双疏涂料不含有机溶剂。
本发明的另一目的是提供上述水性双疏涂料在疏水、疏油中的应用。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种水性双疏涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将表面活性剂均匀分散在水中，加入长链氟碳物质，室温条件下搅拌至均匀，得到液体A；向所述液体A中加入氨水，再加入物质D，室温下搅拌12～96小时，得到液体B，向所述液体B中加入水溶性聚氨酯类粘结剂，搅拌均匀，得到液体C，其中，所述物质D为水溶性硅氧化合物或混合物E，所述混合物E为水溶性硅氧化合物和氧化物纳米颗粒的混合物，按体积份数计，所述水、表面活性剂、长链氟碳物质、水溶性硅氧化合物和水溶性聚氨酯类粘结剂的比为1000：(10～25)：(20～50)：(25～100)：(5～20)，所述表面活性剂为烯丙基氨化物水溶液，烯丙基氨化物水溶液中烯丙基氨化物为20～40 wt.％；
在上述技术方案中，所述烯丙基氨化物为二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵和聚二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种的混合物。
在所述步骤1)中，所述长链氟碳物质为链长度6～10的氟碳化合物。
在上述技术方案中，所述氟碳化合物为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷、全氟辛酸钠、全氟己基乙基三乙氧基硅烷或全氟己基乙基三氯硅烷。
在所述步骤1)中，所述氨水的浓度为25～28wt％，按体积份数计，所述水和氨水的比为1000：(25～100)。
在所述步骤1)中，所述水溶性硅氧化合物为硅酸四乙酯或硅酸钠。
在上述技术方案中，所述氧化物纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锰、氧化铜或氧化锌，氧化物纳米材料的质量份数与水溶性硅氧化合物的体积份数的比小于等于1:5，所述质量份数的单位为g，所述体积份数的单位为mL。
在所述步骤1)中，所述水溶性聚氨酯类粘结剂为聚氨酯或硅改性聚氨酯。
2)向稀释或未稀释的液体C中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到水性双疏涂料，其中，按体积份数计，所述硅烷偶联剂和步骤1)中水溶性聚氨酯类粘结剂的比为(0.2～0.5):1。
在所述步骤2)中，所述稀释采用水。
在上述技术方案中，稀释的倍数小于等于5倍。
在所述步骤2)中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
上述制备方法获得的水性双疏涂料。
上述水性双疏涂料在疏水、疏油中的应用。
在上述技术方案中，将所述水性双疏涂料应用在纺织品中：将所述水性双疏涂料浸涂或喷涂到纺织品的表面，室温干燥，得到疏水疏油防污纺织品。
在上述技术方案中，所述纺织品为化纤类纺织品、棉类纺织品、麻类纺织品、毛类纺织品或丝类纺织品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明制备方法在不使用有机溶剂的情况下将长链氟碳物质均匀地溶于水中，该方法中均匀溶解的长链氟碳物质，液体B中含有双疏粒子(物质D为水溶性硅氧化合物时双疏粒子为双疏氧化硅粒子，物质D为混合物E时双疏粒子为双疏混合粒子)，长链氟碳物质一方面可以参与双疏粒子的生成过程，构建稳定、耐磨的双疏粒子；另一方面可以参与到涂覆在纺织品(纤维材料)表面的固化成膜过程中，构建稳定的双疏薄膜。
(2)本发明液体C具有较好的稳定性，可以放置1.5年，仍可以继续使用。
(3)本发明水性双疏涂料制备的疏水疏油防污纺织品可以实现超疏水、超疏油效果，且具有优良的耐磨性与耐洗性。
(4)本发明水性双疏涂料的制备方法及其制备疏水疏油防污纺织品的过程，皆在室温条件中进行，生产及使用过程能耗低。
附图说明
图1为实施例1中疏水疏油防污纺织品的表面水滴和油滴的接触角、滚动角；
图2为实施例1中疏水疏油防污纺织品的表面的水滴、油滴和可乐液滴的照片；
图3为实施例1中疏水疏油防污纺织品的表面摩擦200次过程水滴接触角；
图4为实施例2中疏水疏油防污纺织品的表面水滴和油滴的接触角、滚动角；
图5为实施例2中疏水疏油防污纺织品的表面水滴、啤酒和牛奶液滴的照片；
图6为实施例2中疏水疏油防污纺织品的表面洗涤20次过程水滴接触角；
图7为实施例3中疏水疏油防污纺织品的表面水滴接触角；
图8为实施例3中疏水疏油防污纺织品的表面油滴接触角；
图9为实施例4中疏水疏油防污纺织品的表面水滴接触角；
图10为实施例4中疏水疏油防污纺织品的表面油滴接触角；
图11为实施例5中疏水疏油防污纺织品的表面水滴接触角；
图12为实施例5中疏水疏油防污纺织品的表面油滴接触角；
图13为对比例1所得涂料纺织品的表面水滴接触角；
图14为对比例1所得涂料纺织品的表面油滴接触角；
图15为对比例1所得涂料纺织品的表面洗涤5次的过程水滴接触角。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
在下述实施例中，室温为20～35℃。
下述实施例所涉及药品主要购买自上海麦克林生化科技有限公司，部分药品的型号和购买厂家如下：
氨水：25-28wt％，上海麦克林生化科技有限公司
二甲基二烯丙基氯化铵水溶液：60wt.％，上海麦克林生化科技有限公司(后续用水稀释使用)
三甲基烯丙基氯化铵：98％，上海麦克林生化科技有限公司(后续用水稀释使用)
聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液：40wt.％，粘度：3000～5000，江苏摩尔新材料科技公司
γ-氨丙基三乙氧基硅烷：99％，上海麦克林生化科技有限公司
γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷：麦克林97％，上海麦克林生化科技有限公司
纳米二氧化硅，平均粒径为30nm，上海麦克林生化科技有限公司
纳米二氧化钛，平均粒径为60nm，上海麦克林生化科技有限公司
纳米氧化锌，平均粒径为90nm，上海麦克林生化科技有限公司
聚氨酯，品牌：吉田化工，型号：F0402
硅改性聚氨酯，品牌：雅琪，型号：YQ003
聚酯纤维织物、棉纤维织物、麻纤维织物购买自天津华达服装有限公司。
实施例1
一种水性双疏涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将表面活性剂均匀分散在水中，加入长链氟碳物质，室温条件下搅拌至均匀，得到液体A；向液体A中加入浓度为25～28wt％的氨水，再加入物质D，室温下搅拌24小时，得到液体B，向液体B中加入水溶性聚氨酯类粘结剂，搅拌均匀，得到液体C，其中，表面活性剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中聚二甲基二烯丙基氯化铵的浓度为40wt.％，长链氟碳物质为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷，物质D为水溶性硅氧化合物和氧化物纳米颗粒的混合物，水溶性聚氨酯类粘结剂为硅改性聚氨酯，按体积份数计，水、表面活性剂、长链氟碳物质、水溶性硅氧化合物、水溶性聚氨酯类粘结剂和氨水的比为1000：12.5：25：50：10：50。水溶性硅氧化合物为硅酸四乙酯，氧化物纳米颗粒为纳米二氧化硅，氧化物纳米材料的质量份数与水溶性硅氧化合物的体积份数的比为6:50，质量份数的单位为g，体积份数的单位为mL。
2)向液体C(未稀释)中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到水性双疏涂料，其中，按体积份数计，硅烷偶联剂和步骤1)中水溶性聚氨酯类粘结剂的比为0.4:1，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
将本实施例获得的水性双疏涂料应用在纺织品中：将水性双疏涂料浸涂到纺织品的表面，室温干燥24h，得到疏水疏油防污纺织品，其中，纺织品为用乙醇和去离子水清洗过的聚酯纤维织物(化纤类纺织品)，浸涂的方法为：将纺织品在水性双疏涂料中浸泡 40min。
使用DSA100接触角测试仪对疏水疏油防污纺织品进行水滴接触角、水滴滚动角、油滴接触角(大豆油)、油滴滚动角(大豆油)测试，所得结果如图1所示。所得疏水疏油防污纺织品的水滴接触角为163.8°，水滴滚动角为4.5°，油滴接触角为152.3°，油滴滚动角为14.5°，表现出超疏水超疏油性能。将水、大豆油、可乐滴加到疏水疏油防污纺织品的表面，水滴、大豆油滴、可乐液滴在其表面皆呈球状形态，呈现良好的防污性能，照片如图2所示。
对疏水疏油防污纺织品使用AATCC118-2013标准进行摩擦实验，摩擦过程疏水疏油防污纺织品表面的水滴接触角变化如图3所示。从图3中可以看出，在摩擦200次过程中，疏水疏油防污纺织品表面仍能保持超疏水性能。
实施例2
一种水性双疏涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将表面活性剂均匀分散在水中，加入长链氟碳物质，室温条件下搅拌至均匀，得到液体A；向液体A中加入浓度为25～28wt％的氨水，再加入物质D，室温下搅拌48小时，得到液体B，向液体B中加入水溶性聚氨酯类粘结剂，搅拌均匀，得到液体C，其中，表面活性剂为二甲基二烯丙基氯化铵水溶液和聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的混合物，按体积份数计，二甲基二烯丙基氯化铵水溶液和聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的比为1:3，二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中二甲基二烯丙基氯化铵的浓度为40wt％，聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中聚二甲基二烯丙基氯化铵的浓度为40wt％，长链氟碳物质为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷，物质D为水溶性硅氧化合物和氧化物纳米颗粒的混合物，水溶性聚氨酯类粘结剂为硅改性聚氨酯，按体积份数计，水、表面活性剂、长链氟碳物质、水溶性硅氧化合物、水溶性聚氨酯类粘结剂和氨水的比为1000：25：50： 100：20：100。水溶性硅氧化合物为硅酸四乙酯，氧化物纳米颗粒为纳米二氧化硅，氧化物纳米材料的质量份数与水溶性硅氧化合物的体积份数的比为1:10，质量份数的单位为g，体积份数的单位为mL。
2)将液体C静置3个月，向用水稀释5倍的液体C中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到水性双疏涂料，其中，按体积份数计，硅烷偶联剂和步骤1)中水溶性聚氨酯类粘结剂的比为0.5:1，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
将本实施例获得的水性双疏涂料应用在纺织品中：将水性双疏涂料浸涂到纺织品的表面，室温干燥72h，得到疏水疏油防污纺织品，其中，纺织品为用乙醇和去离子水清洗过的聚酯纤维织物(化纤类纺织品)，浸涂的方法为：将纺织品在水性双疏涂料中浸泡 60min。
使用DSA100接触角测试仪对疏水疏油防污纺织品进行水滴接触角、水滴滚动角、大豆油滴接触角、油滴滚动角测试，所得结果如图4所示。所得疏水疏油防污纺织品的表面的水滴接触角为160.6°，水滴滚动角为8.3°，油滴接触角为148.6°，油滴滚动角为18.7°。将水、啤酒、牛奶加到疏水疏油防污纺织品的表面，水滴、啤酒滴、牛奶液滴在其表面皆呈球状形态，呈现良好的防污性能，所得照片如图5所示。
对疏水疏油防污纺织品使用GBT8629-2017标准进行洗涤，洗涤过程疏水疏油防污纺织品的表面的水滴接触角变化如图6所示。从图6中可以看出，在洗涤20次过程中，疏水疏油防污纺织品的表面仍能保持超疏水性能。
实施例3
一种水性双疏涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将表面活性剂均匀分散在水中，加入长链氟碳物质，室温条件下搅拌至均匀，得到液体A；向液体A中加入浓度为25～28wt％的氨水，再加入物质D，室温下搅拌24小时，得到液体B，向液体B中加入水溶性聚氨酯类粘结剂，搅拌均匀，得到液体C，其中，表面活性剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中聚二甲基二烯丙基氯化铵的浓度为30wt％，长链氟碳物质为全氟辛酸钠，物质D为水溶性硅氧化合物和氧化物纳米颗粒的混合物，水溶性聚氨酯类粘结剂为硅改性聚氨酯，按体积份数计，水、表面活性剂、长链氟碳物质、水溶性硅氧化合物、水溶性聚氨酯类粘结剂和氨水的比为1000：10：25：60：10：40。水溶性硅氧化合物为硅酸四乙酯，氧化物纳米颗粒为纳米二氧化钛，氧化物纳米材料的质量份数与水溶性硅氧化合物的体积份数的比为1:20，质量份数的单位为g，体积份数的单位为mL。
2)向未稀释的液体C中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到水性双疏涂料，其中，按体积份数计，硅烷偶联剂和步骤1)中水溶性聚氨酯类粘结剂的比为0.3:1，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
将本实施例获得的水性双疏涂料应用在纺织品中：将水性双疏涂料浸涂到纺织品的表面，室温干燥96h，得到疏水疏油防污纺织品，其中，纺织品为先后分别用0.1mol/LNaOH水溶液、乙醇和去离子水清洗过的棉纤维织物(购买自天津华达服装有限公司)，浸涂的方法为：将纺织品在水性双疏涂料中浸泡60min。
使用DSA100接触角测试仪对疏水疏油防污纺织品进行水滴接触实验、大豆油滴接触实验，所得结果如图7、图8所示。从图7中可以看出所得疏水疏油防污纺织品接触到悬挂在输液针头上的水滴时，水滴较难转移到疏水疏油防污纺织品的表面，仍然呈悬挂状态，表现出优异的超疏水性能。从图8中可以看出疏水疏油防污纺织品的表面大豆油滴的接触角大约为146度，表面出良好的疏油性能。
实施例4
一种水性双疏涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将表面活性剂均匀分散在水中，加入长链氟碳物质，室温条件下搅拌至均匀，得到液体A；向液体A中加入浓度为25～28wt％的氨水，再加入物质D，室温下搅拌36小时，得到液体B，向液体B中加入水溶性聚氨酯类粘结剂，搅拌均匀，得到液体C，其中，表面活性剂为三甲基烯丙基氯化铵水溶液，三甲基烯丙基氯化铵水溶液中三甲基烯丙基氯化铵的浓度为40wt％，长链氟碳物质为全氟己基乙基三乙氧基硅烷，物质D为水溶性硅氧化合物和氧化物纳米颗粒的混合物，水溶性聚氨酯类粘结剂为聚氨酯，按体积份数计，水、表面活性剂、长链氟碳物质、水溶性硅氧化合物、水溶性聚氨酯类粘结剂和氨水的比为1000：20：40：50：5：40。水溶性硅氧化合物为硅酸钠，氧化物纳米颗粒为纳米氧化锌，氧化物纳米材料的质量份数与水溶性硅氧化合物的体积份数的比为 8:50，质量份数的单位为g，体积份数的单位为mL。
2)向未稀释的液体C中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到水性双疏涂料，其中，按体积份数计，硅烷偶联剂和步骤1)中水溶性聚氨酯类粘结剂的比为0.4:1，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
将本实施例获得的水性双疏涂料应用在纺织品中：将水性双疏涂料浸涂到纺织品的表面，室温干燥10天，得到疏水疏油防污纺织品，纺织品为先后依次用0.1mol/LNaOH 水溶液、乙醇和去离子水清洗过的棉纤维织物(购买自天津华达服装有限公司)，浸涂的方法为：将纺织品在水性双疏涂料中浸泡120min。
使用DSA100接触角测试仪对疏水疏油防污纺织品进行水滴接触角、十六烷油滴接触角测试，所得结果如图9、图10所示。从图9中可以看出所得疏水疏油防污纺织品的表面水滴接触角为153.2度，表现出良好的疏水性能。从图10中可以看出所得疏水疏油防污纺织品的表面十六烷油滴的接触角为136.8度，表面出良好的疏油性能。
实施例5
一种水性双疏涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将表面活性剂均匀分散在水中，加入长链氟碳物质，室温条件下搅拌至均匀，得到液体A；向液体A中加入浓度为25～28wt％的氨水，再加入物质D，室温下搅拌36小时，得到液体B，向液体B中加入水溶性聚氨酯类粘结剂，搅拌均匀，得到液体C，其中，表面活性剂为二甲基二烯丙基氯化铵水溶液，二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中二甲基二烯丙基氯化铵的浓度为40wt％，长链氟碳物质为全氟己基乙基三氯硅烷，物质D为水溶性硅氧化合物，水溶性聚氨酯类粘结剂为聚氨酯，按体积份数计，水、表面活性剂、长链氟碳物质、水溶性硅氧化合物、水溶性聚氨酯类粘结剂和氨水的比为1000：10：20： 30：8：30。水溶性硅氧化合物为硅酸四乙酯。
2)向未稀释的液体C中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到水性双疏涂料，其中，按体积份数计，硅烷偶联剂和步骤1)中水溶性聚氨酯类粘结剂的比为0.2:1，硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
将本实施例获得的水性双疏涂料应用在纺织品中：将水性双疏涂料浸涂到纺织品的表面，室温干燥10天，得到疏水疏油防污纺织品，其中，纺织品为先后依次用乙醇和去离子水清洗过的麻纤维织物(购买自天津华达服装有限公司)，浸涂的方法为：将纺织品在水性双疏涂料中浸泡120min。
使用DSA100接触角测试仪对疏水疏油防污纺织品进行水滴接触角、大豆油滴接触角测试，所得结果如图11、图12所示。从图11中可以看出所得疏水疏油防污纺织品的表面水滴接触角为148.9度，表现出良好的疏水性能。从图12中可以看出所得疏水疏油防污纺织品的表面大豆油滴的接触角为132.4度，表面出良好的疏油性能。
对比例1
一种涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)在水中加入长链氟碳物质，室温条件下剧烈搅拌至均匀，加入浓度为25～28wt％的氨水，搅拌均匀，再加入物质D，室温下搅拌24小时，搅拌后加入水溶性聚氨酯类粘结剂，剧烈搅拌均匀，得到液体D，其中，长链氟碳物质为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷，物质D为水溶性硅氧化合物和氧化物纳米颗粒的混合物，水溶性聚氨酯类粘结剂为硅改性聚氨酯，按体积份数计，水、长链氟碳物质、水溶性硅氧化合物、水溶性聚氨酯类粘结剂和氨水的比为1000：20：50：10：50。水溶性硅氧化合物为硅酸四乙酯，氧化物纳米颗粒为纳米二氧化硅，氧化物纳米材料的质量份数与水溶性硅氧化合物的体积份数的比为6:50，质量份数的单位为g，体积份数的单位为mL。
2)向液体D(未稀释)中加入硅烷偶联剂，剧烈搅拌1h至均匀，得到涂料，其中，按体积份数计，硅烷偶联剂和步骤1)中水溶性聚氨酯类粘结剂的比为0.4:1，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
将本对比例获得的涂料应用在纺织品中：将涂料浸涂到纺织品的表面，室温干燥24h，得到涂料纺织品，其中，纺织品为用乙醇和去离子水清洗过的聚酯纤维织物，浸涂的方法为：将纺织品在涂料中浸泡40min。
使用DSA100接触角测试仪对上述涂料纺织品进行水滴接触角、大豆油滴接触角测试，所得结果如图13、图14所示。从图13中可以看出滴加到所制备涂料纺织品的表面的水滴的右侧接触角约为154度，呈现超疏水特征，然而水滴的左侧接触角仅为128度。所得涂料纺织品的表面同一水滴的左右侧接触角不同，说明该涂料纺织品表面虽然能够部分呈现超疏水性能，但是涂料纺织品表面疏水性能不均匀。从图14中可以看出，涂料纺织品表面的大豆油滴接触角约为82度，呈现亲油性。
对涂料纺织品使用GBT8629-2017标准进行洗涤，洗涤过程涂料纺织品表面的水滴接触角变化如图15所示。从图15中可以看出，涂料纺织品在首次洗涤后，表面超疏水性能即丧失，洗涤4次后，涂料纺织品变成亲水性材料。涂料纺织品具有较差的耐洗性，影响实际使用。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种水性双疏涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将表面活性剂均匀分散在水中，加入长链氟碳物质，室温条件下搅拌至均匀，得到液体A；向所述液体A中加入氨水，再加入物质D，室温下搅拌12~96小时，得到液体B，向所述液体B中加入水溶性聚氨酯类粘结剂，搅拌均匀，得到液体C，其中，所述物质D为水溶性硅氧化合物或混合物E，所述混合物E为水溶性硅氧化合物和氧化物纳米颗粒的混合物，按体积份数计，所述水、表面活性剂、长链氟碳物质、水溶性硅氧化合物和水溶性聚氨酯类粘结剂的比为1000：(10~25)：(20~50)：(25~100)：(5~20) ，所述表面活性剂为烯丙基氨化物水溶液，烯丙基氨化物水溶液中烯丙基氨化物为20~40 wt.% ，所述烯丙基氨化物为二甲基二烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵和聚二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种的混合物，当所述物质D为混合物E时，氧化物纳米材料的质量份数与水溶性硅氧化合物的体积份数的比小于等于1:5，所述质量份数的单位为g，所述体积份数的单位为mL，所述长链氟碳物质为链长度6~10的氟碳化合物；
2）向稀释或未稀释的液体C中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到水性双疏涂料，其中，按体积份数计，所述硅烷偶联剂和步骤1）中水溶性聚氨酯类粘结剂的比为（0.2~0.5）: 1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟碳化合物为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷、全氟辛酸钠、全氟己基乙基三乙氧基硅烷或全氟己基乙基三氯硅烷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1）中，所述氨水的浓度为25~28 wt%。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按体积份数计，所述水和氨水的比为1000：（25~100）。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2）中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性硅氧化合物为硅酸四乙酯或硅酸钠。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、二氧化锰、氧化铜或氧化锌。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性聚氨酯类粘结剂为聚氨酯或硅改性聚氨酯。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2）中，所述稀释采用水，稀释的倍数小于等于5倍。
10.如权利要求1~9中任意一项所述制备方法获得的水性双疏涂料。
11.如权利要求10所述水性双疏涂料在疏水、疏油中的应用。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，将所述水性双疏涂料应用在纺织品中：将所述水性双疏涂料浸涂或喷涂到纺织品的表面，室温干燥，得到疏水疏油防污纺织品。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述纺织品为化纤类纺织品、棉类纺织品、麻类纺织品、毛类纺织品或丝类纺织品。
CN202211218739.0A 2022-10-07 2022-10-07 水性双疏涂料及其制备方法和应用 Active CN115506160B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211218739.0A CN115506160B (zh) 2022-10-07 2022-10-07 水性双疏涂料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211218739.0A CN115506160B (zh) 2022-10-07 2022-10-07 水性双疏涂料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115506160A CN115506160A (zh) 2022-12-23
CN115506160B true CN115506160B (zh) 2023-04-28

Family

ID=84508748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211218739.0A Active CN115506160B (zh) 2022-10-07 2022-10-07 水性双疏涂料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115506160B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116005465A (zh) * 2023-03-03 2023-04-25 天津工业大学 一种制备防穿刺、耐强酸碱的芳纶复合织物的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9896549B2 (en) * 2010-04-13 2018-02-20 Aaron Kessman Hydrophobic and oleophobic coatings
CN105148563B (zh) * 2015-08-12 2017-03-22 华南农业大学 湿度响应性超亲水超疏油油水分离膜及其制备方法和应用
CN106811114A (zh) * 2016-12-21 2017-06-09 中国科学院兰州化学物理研究所 一种水性超疏水/超双疏涂层的制备方法
CN111440468B (zh) * 2019-01-17 2021-11-30 天津理工大学 纳米超疏水涂料添加剂及其制备方法和应用
CN109825179B (zh) * 2019-02-01 2021-03-02 东南大学 一种水性超亲水超疏油涂料及其制备方法和应用
CN111019447B (zh) * 2019-10-31 2021-11-02 东南大学 一种水性耐磨超双疏纳米复合涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115506160A (zh) 2022-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Facile construction of robust superhydrophobic cotton textiles for effective UV protection, self-cleaning and oil-water separation
Anjum et al. Fabrication of coral-reef structured nano silica for self-cleaning and super-hydrophobic textile applications
Zhao et al. Environmentally benign and durable superhydrophobic coatings based on SiO2 nanoparticles and silanes
CN105419627B (zh) 一种超疏油涂层及其制备方法
Yu et al. SiO2 nanoparticle-based superhydrophobic spray and multi-functional surfaces by a facile and scalable method
CN115506160B (zh) 水性双疏涂料及其制备方法和应用
CN110499073B (zh) 一种以纳米纤维素和纳米颗粒为原料在水溶液中无氟改性剂改性制备超疏水涂料的方法
CN112323490B (zh) 多酚对废弃棉织物进行超疏水改性的方法
Xu et al. Superhydrophobic cotton fabrics prepared by one-step water-based sol–gel coating
Kong et al. Robust fluorine-free superhydrophobic coating on polyester fabrics by spraying commercial adhesive and hydrophobic fumed SiO2 nanoparticles
Li et al. Durable superhydrophobic and oleophobic cotton fabric based on the grafting of fluorinated POSS through silane coupling and thiol-ene click reaction
Zhou et al. Recent Development in Durable Super‐Liquid‐Repellent Fabrics
CN108755111B (zh) 一种沉积银纳米颗粒制备性能稳定抗菌超疏水织物的方法
EP3312242B1 (en) Protective coating composition with mixed functionalities
CN112981943B (zh) 一种超疏水纺织品及其制备方法
CN111004391B (zh) 一种大小可控的纳米聚多巴胺的制备方法
CN109536006B (zh) 一种聚砜超疏水表面的制备方法
Xin et al. Superhydrophobic self-assembled monolayers of long-chain fluorinated imidazolium ionic liquids
Yi et al. Nanocellulose-based superhydrophobic coating with acid resistance and fluorescence
Xie et al. Novel fabrication of robust superhydrophobic polyester fabric with eugenol based on thiol-ene click chemistry for self-cleaning and water–oil separation
Xu et al. Preparation of robust and self-healing superamphiphobic cotton fabrics based on modified silica aerogel particles
CN108912736A (zh) 有机颜料表面包覆的方法
Han et al. One-step fabrication of OTS modified superhydrophobic cotton fabric and its efficient oil-water separation application
CN114276680B (zh) 一种超疏水复合材料及其制备方法和应用
CN112323491B (zh) 多巴胺对废弃棉织物进行超疏水改性的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant