本發(fā)明涉及一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法。

背景技術(shù)：

疏水現(xiàn)象作為一種常見的浸潤現(xiàn)象早已得到人們的關(guān)注與研究，早在1805年托馬斯-楊便提出了關(guān)于界面張力與浸潤性能的楊氏方程。而后1997年荷葉效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)超疏水表面的研究進(jìn)入新紀(jì)元。所謂的超疏水表面是指水滴與界面的接觸角大于150°且滾動(dòng)角小于10°的表面。目前，制備超疏水表面主要通過以下兩種途徑：(1)在表面構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)(2)在表面修飾低表面能物質(zhì)。但是單純修飾低表面能物質(zhì)并不能實(shí)現(xiàn)超疏水的效果，因此如何構(gòu)造表面的粗糙結(jié)構(gòu)成為構(gòu)造超疏水表面的重點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，常見的構(gòu)造方法主要有水熱法，靜電紡絲法，等離子體刻蝕法，激光飛秒刻蝕法，這些方法要么需要復(fù)雜的工藝要么需要昂貴的儀器，很難應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，更重要的是利用這些方法構(gòu)造的粗糙結(jié)構(gòu)很容易在外力作用下坍塌失去超疏水性能。因此如何以低成本構(gòu)造超疏水表面，使其具有耐摩擦，耐皂洗，耐酸堿性能，以及抗紫外等特殊防護(hù)性能，并使其適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，是一個(gè)重要的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：提供一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法，采用一步熱壓法直接構(gòu)造超疏水涂層抗紫外織物，解決上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法，該方法包括如下步驟：

(1)納米TiO₂前驅(qū)體溶液配制：將酸溶解在溶劑中，所述酸與溶劑的體積比為1:100～1:10，并在磁力攪拌的作用下滴加鈦酸正四丁酯，并加入硅烷偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌后，將清洗干凈的織物浸入所制溶液，攪動(dòng)后取出；

(2)熱壓法制備超疏水抗紫外織物：將上述步驟所得的織物置于壓強(qiáng)大小為0～3Kg/cm²的壓力下，并在溫度為20℃～200℃的條件下反應(yīng)3min～1day，反應(yīng)結(jié)束后取出，即得具有超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能的織物。

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述酸為鹽酸或醋酸中的任意一種。

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述溶劑為極性或非極性溶劑。

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述溶劑為水、DMF、乙醇或甲苯中的任意一種。

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述硅烷偶聯(lián)劑為十八烷基硅氧烷、OTES、PDES、PTES、氯硅烷、硅氮烷以及硅氧烷類化合物中的任意一種或多種。

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述織物為天然或人造纖維機(jī)織物、非織造織物、針織物或無機(jī)材料織物中的任意一種。

進(jìn)一步的，所述天然或人造纖維機(jī)織物為棉、麻、絲、毛、滌綸、丙綸、錦綸、氨綸、腈綸或黏膠中的任意一種，所述無機(jī)材料織物為玻璃纖維、碳纖維或石棉纖維。

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述清洗干凈的織物為依次經(jīng)過去離子水、乙醇、丙酮超聲清洗并烘干備用的織物。

進(jìn)一步的，步驟(2)中所述壓力由重物、熱輥或軋車提供。

進(jìn)一步的，步驟(2)中所述溫度由加熱臺(tái)、烘箱或熱輥提供。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)采用一步熱壓法直接構(gòu)造了織物超疏抗紫外表面。生產(chǎn)所需的工藝、設(shè)備極其簡(jiǎn)單，成本低，同時(shí)產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐磨性能，耐皂洗，耐酸堿，抗紫外性能并能直接應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

(2)使用該方法可以在各類織物基底上構(gòu)造超疏水表面，原料適用性廣，可應(yīng)用于不同用途。

(3)使用該方法處理過的織物可以獲得很好的疏水及油水分離性能，必將在資源回收，環(huán)境凈化領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中，

圖1為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的元素分布以及EDS能譜圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的形貌及接觸角；

圖3為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的各個(gè)階段XPS譜圖；

圖4為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的實(shí)施例一所制備的粗糙結(jié)構(gòu)表面的SEM圖；

圖5為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的實(shí)施例二所制備的粗糙結(jié)構(gòu)表面的SEM圖；

圖6為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的實(shí)施例三所制備的粗糙結(jié)構(gòu)表面的SEM圖；

圖7為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的織物表面經(jīng)外界摩擦800次的接觸角圖；

圖8為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的織物表面分別皂洗10次的接觸角圖；

圖9為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的織物表面分別經(jīng)酸、堿浸泡24小時(shí)后的接觸角圖；

圖10為利用織物UPF測(cè)試儀，對(duì)經(jīng)構(gòu)筑方法整理的織物進(jìn)行紫外防護(hù)性能測(cè)試得到的紫外透過圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法，包括以下步驟：

一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法，該方法包括如下步驟：

(1)納米TiO₂前驅(qū)體溶液配制；和

(2)熱壓法制備超疏水抗紫外織物。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法，包括：

步驟一：納米TiO₂前驅(qū)體溶液配制：將酸溶解在溶劑中，所述酸與溶劑的體積比為1:100～1:10，并在磁力攪拌的作用下滴加鈦酸正四丁酯，并加入硅烷偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌后，將清洗干凈的織物浸入所制溶液，攪動(dòng)后取出；

在一個(gè)實(shí)施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：先將棉布按照3×3cm規(guī)格裁剪5塊，并置于燒杯中依次經(jīng)過去離子水、無水乙醇，丙酮超聲5min，超聲完畢后放入烘箱80℃干燥，冷卻備用。用量筒量取20mlDMF溶液，置于50ml離心管中，在磁力轉(zhuǎn)子的攪拌作用下滴加0.2～2ml醋酸，然后滴加1～4ml鈦酸正四丁酯，1～6ml硅烷偶聯(lián)劑。將清洗干凈的棉布浸入所配制溶液，攪動(dòng)，取出；

步驟二：熱壓法制備超疏水抗紫外織物。

在一個(gè)實(shí)施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：將浸好的織物置于0～3Kg/cm²壓強(qiáng)下，并在20-200℃溫度中反應(yīng)3min～1天時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后取出，即得到具有超耐磨特殊浸潤性能的抗紫外功能織物。

上述步驟所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)參閱圖1-圖3，請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的元素分布以及EDS能譜圖。如圖1所示，制備的微納結(jié)構(gòu)TiO₂棉織物表面EDS能譜及元素Ti的分布。

請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的形貌及接觸角。如圖2所示，經(jīng)該方法整理后表面呈現(xiàn)不規(guī)則粗糙結(jié)構(gòu)，并獲得超疏水表面，接觸角達(dá)到150°以上。

請(qǐng)參閱圖3，圖3為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的各個(gè)階段XPS譜圖。如圖3所示，經(jīng)該方法整理后的織物表面出現(xiàn)了明顯的Ti及Si信號(hào)，說明已成功制備了超疏水表面。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。但是本發(fā)明不限于所列出的實(shí)施例，還應(yīng)包括在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍內(nèi)其他任何公知的改變。

首先，此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。

其次，本發(fā)明利用結(jié)構(gòu)示意圖等進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間。

另外，本發(fā)明中所講的字母簡(jiǎn)稱，均為本領(lǐng)域固定簡(jiǎn)稱，其中部分字母文解釋如下：OTES：正辛基三乙氧基硅烷；PDES：1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷；PTES：1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷；DMF：N-N二甲基甲酰胺；SEM圖：電子掃描顯像圖；EDS圖：能譜圖；XPS譜圖：X射線光電子能譜分析譜圖。

實(shí)施例一

本實(shí)施方式按照如下步驟制備具有超耐磨特殊浸潤性的抗紫外功能織物表面：

步驟一：納米TiO₂前驅(qū)體溶液配制

先將棉布按照3×3cm規(guī)格裁剪5塊，并置于燒杯中依次經(jīng)過去離子水、無水乙醇，丙酮超聲5min，超聲完畢后放入烘箱80℃干燥，冷卻備用。用量筒量取20mlDMF溶液，置于50ml離心管中，在磁力轉(zhuǎn)子的攪拌作用下滴加0.4ml醋酸，然后滴加2ml鈦酸正四丁酯，4ml十八烷基硅氧烷。將清洗干凈的棉布浸入所配制溶液，攪動(dòng)，取出。

步驟二：熱壓法制備超疏水抗紫外織物

將通過步驟一浸好的織物置于重物提供的0.5Kg/cm²壓強(qiáng)下，并在200℃溫度烘箱中反應(yīng)10min時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后取出，即得到具有超耐磨特殊浸潤性能的抗紫外功能織物。

本實(shí)施例制備的超耐磨特殊浸潤性的抗紫外功能織物的形貌結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖4，圖4為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的實(shí)施例一所制備的粗糙結(jié)構(gòu)表面的SEM圖。

實(shí)施例二

本實(shí)施方式按照如下步驟制備具有超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物表面：

步驟一：納米TiO₂前驅(qū)體溶液配制

先將棉布按照3×3cm規(guī)格裁剪5塊，并置于燒杯中依次經(jīng)過去離子水、無水乙醇，丙酮超聲5min，超聲完畢后放入烘箱80℃干燥，冷卻備用。用量筒量取20mlDMF溶液，置于50ml離心管中，在磁力轉(zhuǎn)子的攪拌作用下滴加0.2ml醋酸，然后滴加4ml鈦酸正四丁酯，2ml十八烷基硅氧烷。將清洗干凈的棉布浸入所配制溶液，攪動(dòng)，取出。

步驟二：熱壓法制備超疏水抗紫外織物

將浸好的織物置于熱輥中壓強(qiáng)0.5Kg/cm²，溫度200℃，反應(yīng)10min時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后取出，即得到具有超耐磨特殊浸潤性能的抗紫外功能織物。

本實(shí)施例制備的超耐磨特殊浸潤性的抗紫外功能織物的形貌結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖5，圖5為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的實(shí)施例二所制備的粗糙結(jié)構(gòu)表面的SEM圖。

實(shí)施例三

本實(shí)施方式按照如下步驟制備具有超耐磨特殊浸潤性的抗紫外功能織物表面：

步驟一：納米TiO₂前驅(qū)體溶液配制

先將蠶絲布按照3×3cm規(guī)格裁剪5塊，并置于燒杯中依次經(jīng)過去離子水、無水乙醇，丙酮超聲5min，超聲完畢后放入烘箱80℃干燥，冷卻備用。用量筒量取20mlDMF溶液，置于50ml離心管中，在磁力轉(zhuǎn)子的攪拌作用下滴加0.4ml醋酸，然后滴加2ml鈦酸正四丁酯，4ml十八烷基硅氧烷。將清洗干凈的蠶絲布浸入所配制溶液，攪動(dòng)，取出。

步驟二：熱壓法制備超疏水抗紫外織物

將浸好的織物置于重物提供的0.5Kg/cm²壓強(qiáng)下，并在180℃溫度烘箱中反應(yīng)25min時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后取出，即得到具有超耐磨特殊浸潤性能的抗紫外功能織物。

本實(shí)施例制備的超耐磨特殊浸潤性的抗紫外功能織物的形貌結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖6，圖6為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的實(shí)施例三所制備的粗糙結(jié)構(gòu)表面的SEM圖。

在以上三個(gè)實(shí)施例中，通過超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法構(gòu)筑的織物表面在外界摩擦作用下具有持久的疏水性，請(qǐng)參閱圖7，圖7為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的織物表面經(jīng)外界摩擦800次的接觸角圖。如圖7所示，用棉布摩擦制備的特殊浸潤性抗紫外功能織物表面，經(jīng)過800次循環(huán)織物表面與水的接觸角都達(dá)到150°以上，保持了較好的疏水性。

通過超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法構(gòu)筑的織物表面具有耐皂洗性能，請(qǐng)參閱圖8，圖8為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的織物表面分別皂洗10次的接觸角圖。圖8中，按照AATCC標(biāo)準(zhǔn)的2A方法水洗織物表面，在經(jīng)過10次加強(qiáng)循環(huán)織物表面與水的接觸角變化趨勢(shì)后，五次加強(qiáng)水洗后樣品保持了較好的疏水性。

通過超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法構(gòu)筑的織物表面具有耐酸堿性能，請(qǐng)參閱圖9，圖9為本發(fā)明所述的一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法的織物表面分別經(jīng)酸、堿浸泡24小時(shí)后的接觸角圖，其中鹽酸的pH＝1，氫氧化鈉的pH＝13，從圖9可以看出，經(jīng)該方法整理的織物所獲得的超疏水性能在極端酸堿環(huán)境下具有很好的保持能力。

通過超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法構(gòu)筑的織物表面具有抗紫外，請(qǐng)參閱圖10，圖10為利用織物UPF測(cè)試儀，對(duì)經(jīng)構(gòu)筑方法整理的織物進(jìn)行紫外防護(hù)性能測(cè)試得到的紫外透過圖。如圖10所示，經(jīng)該方法整理的織物對(duì)紫外UVA及UVB波段具有很好的隔離效果，其UPF值可達(dá)到50+。

除此之外，通過超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法構(gòu)筑的織物表面還具有油水分離性能，若將制備好的功能織物表面固定在兩個(gè)玻璃管之間，體積比為1:1的水和油的混合溶液從上端開口的玻璃管處倒入，片刻之后油通過織物流進(jìn)下面的錐形瓶收集器里，染成藍(lán)色的水溶液留在上面的玻璃器中，因此所述織物具有油水分離性能。

綜上所述，納米TiO₂穩(wěn)定無毒，近些年來在紡織，化工，能源領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注，本發(fā)明公開了一種超耐磨特殊浸潤性抗紫外功能織物構(gòu)筑方法，用一步熱壓法直接構(gòu)造納米TiO₂超疏水表面，不但工藝簡(jiǎn)單，能源成本，原料成本低廉，而且能夠適用于各種原料基底，所得產(chǎn)品具有很好的耐磨性能、耐皂洗、耐酸堿、抗紫外性能，可以直接應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。另外，以該方法構(gòu)建的織物表面疏水性能十分穩(wěn)定，具有優(yōu)異的機(jī)械性能及化學(xué)穩(wěn)定性，有望在戶外服裝，工業(yè)防水，資源回收等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。