一种水性有机硅修饰剑麻纤维表面制备防水材料的方法与流程

本发明属于剑麻纤维改性技术领域，具体涉及一种水性有机硅修饰剑麻纤维表面制备防水材料的方法。该表面改性方法简单高效，使剑麻纤维具备疏水性，改善了其界面粘合性，能够拓宽剑麻纤维的研究及应用。

背景技术：

天然植物纤维作为地球上最为丰富的绿色环保可再生资源，其应用及发展受到了广泛关注。剑麻是一种多年生龙舌兰属叶天然硬质纤维植物，作为重要的天然热带经济作物，在我国南方部分地区种植广泛。剑麻束状纤维质地坚硬、强度高、密度小、纤维素含量高、易于表面改性、价格低廉，且属于可再生资源。但由于剑麻纤维分子间及分子内存在强烈氢键，有较强极性及亲水性，限制了其更广泛应用。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是有机硅的一种，其分子主链由硅氧原子组成，Si-O键的键能远大于C-C键，稳定性较好。其常温下为无色或浅黄色无毒油状物，具耐候性、生理惰性、化学稳定性、疏水性等优异特性。

将两种或两种以上材料匹配协同而制备符合需求的新材料是改善优化单一材料缺陷的方法。充分有效利用天然剑麻纤维及绿色环保材料PDMS两者的结合，可制备性能优异互补的绿色材料。目前，剑麻纤维表面进行有效处理以改善其性能的研究主要有：蒸气爆破处理、酸碱处理及烷基化处理，但是这些技术过程复杂，成本较高。而本发明通过剑麻纤维和PDMS乳液通过简单的浸泡固化操作可快速简洁得到表面高度疏水的剑麻纤维，提高了剑麻纤维耐热性及界面粘合性，拓宽了剑麻纤维的表面研究及应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水性有机硅修饰剑麻纤维表面制备防水材料的方法。

具体步骤为：

(1)将聚二甲基硅氧烷乳液与交联剂充分混合均匀后制得有机硅乳液浸液。

(2)将水洗后干燥的剑麻纤维浸入步骤(1)制得的有机硅乳液浸液中，超声分散浸泡均匀后取出剑麻纤维除去富余浸液，然后置于室温下固化，即制得水性有机硅修饰剑麻纤维表面的防水材料。

所述聚二甲基硅氧烷乳液为羟基封端的聚二甲基硅氧烷乳液，其固含量为5~50%。

所述交联剂选用硅烷偶联剂，为脱醇型硅烷偶联剂、脱酸型硅烷偶联剂、脱酰胺型硅烷偶联剂、脱酮型硅烷偶联剂或脱酮肟型硅烷偶联剂，交联剂用量为聚二甲基硅氧烷的0.5~8 wt%。

本发明具有以下优点：

(1)本发明方法制备过程中所需原料来源广、廉价易得，且制备过程快速简洁。

(2)本发明方法通过简单的浸泡固化，即实现了剑麻纤维和聚二甲基硅氧烷的优异互补，有机硅疏水层改变了剑麻的亲水性且改善了其界面粘合性，拓宽了剑麻纤维的研究应用。

附图说明

图1为未处理剑麻和本发明实施例1中制得的水性有机硅修饰剑麻纤维表面的防水材料放在水中的沉浮对比照片，其中a为刚放置的照片，b为放置5分钟后的照片，c为放置7天后的照片。

具体实施方式

实施例1：

将200 μL硅烷偶联剂甲基三甲氧基硅烷逐滴加入到105 g PDMS乳液（固含量10%）中，搅拌混合均匀后制得有机硅乳液浸液；将水洗干燥后剑麻纤维浸泡在浸液中，超声分散5 min，浸泡均匀后取出剑麻纤维并除去富余浸液，然后置于室温下固化，即制得改性剑麻纤维。

实施例2：

将500 μL硅烷偶联剂甲基三甲氧基硅烷逐滴加入到200 g PDMS乳液（固含量10%）中，搅拌混合均匀后制得有机硅乳液浸液；将水洗干燥后剑麻纤维浸泡在浸液中，超声分散5 min，浸泡均匀后取出剑麻纤维并除去富余浸液，然后置于室温下固化，即制得改性剑麻纤维。

实施例3：

将200 μL硅烷偶联剂KH-550逐滴加入到105 g PDMS乳液（固含量10%）中，搅拌混合均匀后制得有机硅乳液浸液；将水洗干燥后剑麻纤维浸泡在浸液中，超声分散5 min，浸泡均匀后取出剑麻纤维并除去富余浸液，然后置于室温下固化，即制得改性剑麻纤维。

实施例4：

将200 μL硅烷偶联剂KH-570逐滴加入到105 g PDMS乳液（固含量10%）中，搅拌混合均匀后制得有机硅乳液浸液；将水洗干燥后剑麻纤维浸泡在浸液中，超声分散5 min，浸泡均匀后取出剑麻纤维并除去富余浸液，然后置于室温下固化，即制得改性剑麻纤维。

实施例5：

将200 μL硅烷偶联剂甲基三丁酮肟基硅烷逐滴加入到160 g PDMS乳液（固含量5%）中，搅拌混合均匀后制得有机硅乳液浸液；将水洗干燥后剑麻纤维浸泡在浸液中，超声分散5 min，浸泡均匀后取出剑麻纤维并除去富余浸液，然后置于室温下固化，即制得改性剑麻纤维。

实施例6：

将500 μL硅烷偶联剂甲基三丁酮肟基硅烷逐滴加入到200 g PDMS乳液（固含量10%）中，搅拌混合均匀后制得有机硅乳液浸液；将水洗干燥后剑麻纤维浸泡在浸液中，超声分散5 min，浸泡均匀后取出剑麻纤维并除去富余浸液，然后置于室温下固化，即制得改性剑麻纤维。