[发明专利]一种具有良好稳定性超疏水织物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有良好稳定性超疏水织物的制备方法，尤其涉及一种用有机硅烷聚合物制备稳定超疏水织物的方法。

背景技术

超疏水表面是指水滴在其表面接触角大于150°，滚动角较低的表面。受荷叶效应启发，超疏水表面发展迅速，基底材料微-纳结构及低表面能物质在构筑超疏水表面中的作用已经明确。但现有超疏水表面制备技术仍存在制备方法复杂昂贵、稳定性差和耐溶剂性差等缺陷，极大地限制了其实际应用。超疏水表面的构筑往往需要借助激光刻蚀、静电纺丝、气相沉积、模板法和平板印刷等技术手段。这些技术存在复杂昂贵、制备周期长、基底材料性质和尺寸局限性大等问题。稳定性差是超疏水表面的最大缺陷之一，轻微的碰触、刮擦、磨损即会导致其超疏水性能的永久丧失。美国专利US8292404中，以单晶硅为基底材料，通过光刻技术，得到适当的表面粗糙度，进而通过低表面能改性得到超疏水表面，但并未探讨其稳定性。美国专利US7651760中，通过静电纺丝技术和化学气相沉积相结合，采用聚氟代烷基丙烯酸酯修饰，猜得到超疏水表面，也未涉及其稳定性的讨论。世界专利WO2004113456中，采用小分子氯硅烷的气相沉积，生成有机硅烷聚合物纳米纤维，得到了超疏水表面，但其稳定性较差，简单的指压、手触即会造成其超疏水性的丧失。

近年来，织物由于具有一定的表面粗糙度和广泛的应用领域，在构筑超疏水表面方面得到了广泛关注。借助于织物的纹理结构，可实现超疏水表面快速、简单的构筑，简化制备过程。由于织物已经具备一定的表面粗糙度，因此超疏水织物的制备方法集中于新型低表面能化合物的制备及如何提高其与织物结合牢固性方面。专利CN102352549A在织物表面浸涂无机纳米粒子，而后进行包覆，然后进行低表面能改性，得到超疏水织物。专利CN100595373C以氯金酸和柠檬酸为催化剂，在棉织物表面负载纳米金颗粒，而后进行低表面能修饰，得到超疏水织物，多次折叠后，超疏水性能良好。专利CN102174737A通过辐照接枝技术，在织物表面共价结合聚甲基丙烯酸烷基酯，具有一定的耐水洗稳定性。这些方法虽然对超疏水表面的构筑进行了简化，但依然需要经过织物表面活化、射线辐照和低表面能修饰等多个步骤才能完成。更为重要的是所制低表面能化合物与织物纤维结合大多不够牢固，超疏水表面的稳定性依然较差，尤其是摩擦稳定性和耐溶剂性，严重限制超疏水织物的实际应用。因此，如何通过简单的方法得到稳定的超疏水织物是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种制备具有良好稳定性超疏水织物的方法。

（一）稳定性超疏水织物的制备

本发明制备具有良好稳定性超疏水织物的方法，是将有机硅烷聚合物分散于有机溶剂中配成2~50mg/mL的机硅烷聚合物溶液，再通过浸涂或喷涂的方式将机硅烷聚合物溶液涂覆于织物表面，然后通过超声和/或热处理方式进行固化处理，既得超疏水织物。

所述织物为聚酯、棉、羊毛、丝绸、腈纶、尼龙、聚氨酯及其混纺织物。

其具体制备方法包括以下工艺步骤：

（1）有机硅烷聚合物的制备：将有机硅烷的混合物加入到水-醇-氨体系中，在30~100℃下水解缩合6~48h；冷却至室温，得到粗产物；洗涤，过滤后在30~70℃真空干燥，得到有机硅烷聚合物。

所述有机硅烷的混合物包括至少一种疏水性有机硅烷（如甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷及相应的甲氧基硅烷）和至少一种亲水性含硅化合物（如硅酸钠、硅酸钾、四乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷及相应的甲氧基硅烷）。疏水性有机硅烷与亲水性含硅化合物的物质的量比为1:10~10:1。有机硅烷的混合物中包括2~5种有机硅烷。

所述水-醇-氨体系中，水、醇、氨的质量比为（0.2~3.6）:8:（0.03~0.5）。有机硅烷的混合物的体积百分数为4~25%。

（2）对织物进行涂覆：将有机硅烷聚合物分散于有机溶剂中配成2~50mg/mL的机硅烷聚合物溶液，再通过浸涂或喷涂的方式将机硅烷聚合物溶液涂覆于织物表面。

上述有机溶剂为：甲醇、乙醇和异丙醇等脂肪醇和芳香醇，苯、甲苯及其同系物，环己烷和辛烷等烷烃，氯仿和四氯化碳等卤代烃，乙酸乙酯和丙酮。