疏水性能可自修复的耐水洗织物的制备方法与流程

本发明涉及功能纺织品整理技术领域，尤其涉及一种疏水性能可自修复的耐水洗织物的制备方法。

背景技术：

过去二十年间，疏水表面诱人由于其潜在应用价值而引起了科学家们极大的关注。疏水表面在现实生产、生活中具有广阔的应用前景，可用于防水、防污、自清洁、流体减阻、抑菌等领域。因此，研究和探索制备疏水材料或表面的方法，对于疏水新材料的发展和应用具有重要的意义。

润湿性是材料的一种特性，主要取决于材料的表面能和表面粗糙度。研究表明，织物表面具有低的表面能，并且具有微米-纳米级粗糙结构时，织物的疏水性可大大提高。因此，制备疏水表面一般有两种途径：一种是在粗糙固体表面修饰低表面能物质，另一种是在低表面能物质表面构建粗糙微结构。据此，研究者们开发了多种人工超疏水表面的制备方法。

织物的机械性能在被水浸泡后会大大的降低，这对于某些应用领域是十分不利的。此外，由于具有防水功能的衣服、包装材料等纺织物品的需求量越来越大，因此有很多研究工作集中于在纺织物品上实现疏水的功能。然而，由Cassie-Baxter定理，我们知道构造超疏水表面必须同时满足两个条件：低表面能物质和微纳复合结构。而疏水表面上的低表面能物质在使用过程中很容易受到紫外光照射分解、机械损伤等外力破坏而损失掉，导致整个表面的疏水性能被破坏，为了提高材料的使用寿命，制备具有自修复功能的超疏水表面是十分必要的。近年来，已经有很多人致力于自修复疏水织物制备方法的研究，但是这些方法较复杂，所制得的织物耐水洗性能不好。

鉴于上述原因，本发明人积极加以研究创新，以期创建一种新型疏水性能可自修复的耐水洗织物的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种疏水性能可自修复的耐水洗织物的制备方法，本发明采用含氟聚倍半硅氧烷和聚丙烯酸酯整理真丝织物，能够提高织物的疏水性能和耐洗性能，制得的织物经破坏后，其疏水效果可在潮湿环境下自行修复。

本发明的疏水性能可自修复的耐水洗织物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含氟聚倍半硅氧烷溶于有机溶剂，向所得溶液中加入聚丙烯酸酯，混匀后得到拒水整理剂；

(2)将织物浸渍于步骤(1)得到的拒水整理剂中，轧烘焙整理后得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。

进一步的，在步骤(1)中，所得溶液中含氟聚倍半硅氧烷的浓度为1-6g/L。

进一步的，在步骤(1)中，有机溶剂为乙酸乙酯、四氯化碳和三氯甲烷中的一种或几种。

进一步的，在步骤(1)中，拒水整理剂中聚丙烯酸酯的浓度为50-300g/L。

进一步的，在步骤(1)中，聚丙烯酸酯为聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯和聚丙烯酸丁酯中的一种或几种。

进一步的，在步骤(1)中，剪切均匀后得到拒水整理剂。

进一步的，在步骤(1)中，剪切速率为8000-12000r/min。

进一步的，在步骤(2)中，织物为真丝织物、棉织物和羊毛织物中的一种或几种。

进一步的，在步骤(2)中，轧烘焙整理工艺采用二浸二轧法。

进一步的，在步骤(2)中，轧烘焙整理工艺包括在80-100℃下预烘1-5min和在110-160℃下焙烘1-3min的步骤。

本发明还要求保护一种根据本发明的方法制备的疏水性能可自修复的耐水洗织物。

进一步的，疏水性能可自修复的耐水洗织物经破坏后，在80％-100％的相对湿度下，织物的疏水性能可自修复。

进一步的，使用O₂等离子体机破坏疏水性能可自修复的耐水洗织物。

进一步的，所用O₂等离子体机中O₂的流量为100-200SCCM，功率为100-200W，破坏时间为1-3min。

本发明的含氟聚倍半硅氧烷的制备方法如下：

(1)将乙烯基三氯硅烷溶于有机溶剂，然后加入水进行水解反应，得到笼型聚倍半硅氧烷；

(2)将上述笼型聚倍半硅氧烷、含氟硫醇和引发剂溶于有机溶剂，紫外聚合后得到含氟聚倍半硅氧烷。

进一步的，在步骤(2)中，笼型聚倍半硅氧烷和含氟硫醇中的乙烯基与巯基的摩尔比为1:1，引发剂为含氟硫醇质量的1％-5％，紫外灯照射时间为5-15min。

借由上述方案，本发明具有以下优点：

疏水性能可自修复的耐水洗织物的制备过程中，拒水整理剂制备方法简单，易操作，制得的拒水整理剂稳定性好；采用含氟聚倍半硅氧烷整理织物，既可以给织物提供一定的粗糙度，又可以明显的降低织物的表面能；采用工业化的聚丙烯酸酯作为粘合剂，价格便宜，粘合效果好，同时可以提高织物的耐水洗性能；制得的疏水性能可自修复的耐水洗织物疏水性好，经O₂等离子体机破坏后，其疏水效果自修复方法简单，在潮湿环境下即可自修复，且此破坏-修复过程可以进行多次，提高了织物的实际应用价值。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下为本发明的实施例，并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明制备的真丝织物和未整理的真丝织物的疏水效果图；

图2是本发明制备的真丝织物和未整理的真丝织物的SEM照片；

图3是本发明制备的真丝织物和未整理的真丝织物的XPS光电子能谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的含氟聚倍半硅氧烷的制备方法如下：

在配有温度计、磁力搅拌器及氮气保护的500mL三口烧瓶中加入乙烯基三氯硅烷16.48g(0.1mol)和无水丙酮200mL，然后缓慢滴加70mL蒸馏水，升温至40℃，水解反应7天。反应结束后，离心，丙酮洗涤多次，真空干燥，制得八乙烯基笼型聚倍半硅氧烷。

将上述制得的八乙烯基笼型聚倍半硅氧烷和1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇和引发剂2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮溶于二氯甲烷中，其中乙烯基与巯基的摩尔比为1:1，引发剂为1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇质量的3％，用250W紫外灯照射15min，制得含氟聚倍半硅氧烷。

以下实施例中均使用上述方法制备的含氟聚倍半硅氧烷。

实施例1

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸甲酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。

测试上述得到的疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角；然后将其中一块织物经10次水洗，烘干后测试接触角；另外一块织物用O₂等离子体机轰击织物表面，轰击条件如下：O₂流量为100SCCM，功率为200W，轰击时间为1min，然后测试织物的接触角。将轰击过的织物放在相对湿度为100％的潮湿条件下，静置1h后测试接触角；然后在相同的轰击条件和相同的湿度条件下，将上述破坏-修复过程重复10次，其中前5次修复过程，在100％的湿度下静置1h，第6次到第10次修复过程，静置4h。

经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为135.6°；经过10次水洗后的织物，接触角为129.5°；经过10次破坏-修复过程后，织物的接触角为128.6°。

图1为使用本发明的方法制备的真丝织物和未用本发明的方法整理的真丝织物的疏水效果图，图1(a)为本实施例制备的自修复耐水洗真丝织物，图1(b)为未整理的真丝织物，对比可以发现，本方法制备的真丝织物的接触角大于130度，疏水性较强。

图2是使用本发明的方法制备的真丝织物和未用本发明的方法整理的真丝织物的SEM照片，图2(a)为本实施例制备的自修复耐水洗真丝织物，图2(b)为未整理的真丝织物，从图中可以看出未整理真丝织物的表面平整光滑，而整理后的真丝织物表面覆盖有一层均匀细小的颗粒，说明本发明制备的自修复耐水洗真丝织物表面的良好疏水效果。

图3是使用本发明的方法制备的真丝织物和未用本发明的方法整理的真丝织物的XPS光电子能谱，曲线a为未整理的真丝织物，曲线b为本实施例制备的自修复耐水洗真丝织物。从图中可以看出，整理前后织物表面元素不同，用本发明的方法整理的真丝织物表面含有氟元素，提供织物一定的疏水性。

实施例2

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入0.5g聚丙烯酸乙酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为131.2°。

实施例3

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1.5g聚丙烯酸甲酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为131.5°，将此块织物用O₂等离子体机轰击织物表面，轰击条件如下：O₂流量为100SCCM，功率为200W，轰击时间为1min，然后测试织物的接触角为0°。将轰击过的织物放在相对湿度为90％的潮湿条件下，静置2h后测试接触角为131°。

实施例4

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入2g聚丙烯酸丁酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为131.2°。

实施例5

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入2.5g聚丙烯酸乙酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为132.15°。将此块织物用O₂等离子体机轰击织物表面，轰击条件如下：O₂流量为100SCCM，功率为200W，轰击时间为1min，然后测试织物的接触角为0°。将轰击过的织物放在相对湿度为80％的潮湿条件下，静置4h后测试接触角为131.85°。

实施例6

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入3g聚丙烯酸甲酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为130.95°。

实施例7

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸乙酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在70℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为128.75°。

实施例8

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸丁酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在90℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为133.6°。将此块织物用O₂等离子体机轰击织物表面，轰击条件如下：O₂流量为100SCCM，功率为200W，轰击时间为1min，然后测试织物的接触角为0°。将轰击过的织物放在相对湿度为90％的潮湿条件下，静置2h后测试接触角为133.4°。

实施例9

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸甲酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在100℃下预烘5min，120℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为132.3°。

实施例10

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸甲酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，110℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为128.8°。

实施例11

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸乙酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，130℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为136.15°。将此块织物用O₂等离子体机轰击织物表面，轰击条件如下：O₂流量为100SCCM，功率为200W，轰击时间为1min，然后测试织物的接触角为0°。将轰击过的织物放在相对湿度为80％的潮湿条件下，静置4h后测试接触角为135.7°。

实施例12

在50mL的高型烧杯中，将0.03g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的乙酸乙酯中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为3g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸丁酯，搅拌后，用高速剪切机在10000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，140℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为136.9°。

实施例13

在50mL的高型烧杯中，将0.01g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的四氯化碳中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为1g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸乙酯，搅拌后，用高速剪切机在8000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的真丝织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理真丝织物在80℃下预烘5min，150℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为130.4°。

实施例14

在50mL的高型烧杯中，将0.06g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的四氯化碳中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为6g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸丁酯，搅拌后，用高速剪切机在12000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的羊毛织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。处理完毕后，将处理羊毛织物在80℃下预烘5min，160℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为127.5°。

实施例15

在50mL的高型烧杯中，将0.01g含氟聚倍半硅氧烷加入到10mL的三氯甲烷中，将烧杯放入超声震荡机中使其完全溶解，得到浓度为1g/L的含氟聚倍半硅氧烷溶液。再向溶液中加入1g聚丙烯酸丁酯，搅拌后，用高速剪切机在12000r/min的转速下，使丙烯酸酯和溶解有含氟聚倍半硅氧烷溶液充分混合均匀，得到均匀的拒水整理剂。然后将两块3cm×3cm的羊毛和棉混纺织物浸入到上述拒水整理剂中，采用两浸两轧工艺，轧余率为70％。将处理后的织物在100℃下预烘1min，110℃下焙烘3min，得到疏水性能可自修复的耐水洗织物。经测试，疏水性能可自修复的耐水洗织物的接触角为126.4°。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。