本发明一种具有粗糙表面的疏水熔喷布及其制备方法
背景技术：
20世纪70年代，德国波恩大学的植物学家威廉·巴特洛特提出了荷叶效应。荷叶效应主要是指荷叶表面具有超疏水(superhydrophobicity)以及自洁(self-cleaning)的特性。由于荷叶具有疏水的表面，落在叶面上的雨水会因表面张力的作用形成水珠，水与叶面的接触角大于150°，只要叶面稍微倾斜，水珠就会滚离叶面。巴特洛特在显微镜下发现，荷叶的表面有一层茸毛和一些微小的蜡质颗粒，水在这些纳米级的微小颗粒上不会向荷叶表面其他方向扩散，而是形成一个个的小水珠。从荷叶效应拒水原理可知，具有高度拒水能力的材料必须具备两个基本条件：首先材料表面必须具有基本的拒水性能；同时具有一定粗糙度的表面。
自然界中不乏超疏水表面的实例，如荷叶、水稻叶、蝉的翅膀和水黾的腿等。寻求和开发研制具备超疏水性能的新型材料一直是人们所关注的课题，也是多年来仿生学领域研究的热点之一。超疏水织物因优异的抗粘结、防污和自清洁等特殊性能而备受人们的青睐，可广泛应用在防雨/防污户外服、潜水衣、室内装饰织物、野营帐篷、军用作战服、工业用防水布、医药卫生用纺织品等方面。
聚丙烯本身为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01％，几乎不吸水。而以聚丙烯为主要原料的熔喷布，纤维直径可以达到1～5微米，这些具有独特的毛细结构的超细纤维可以增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布在具有很好的透气性的同时，还具有良好的拒水性能。
近年来，拒水透气织物在工业和生活中需求越来越多，研究者们采用各种方法处理织物表面，以求达到理想的拒水透气效果。现有的对熔喷布的超疏水处理，主要是在布表面涂覆或者浸渍一层超疏水涂层，使布表面具有低表面能，同时减小熔喷布孔径，从而使熔喷布达到超疏水的效果。但这些处理方法往往会出现熔喷布透气性变差，布面变硬，厚度变大的问题。
许多研究表明，具有微纳米粗糙结构表面是形成超疏水效果的重要原因。提高材料表面的粗糙度，可以在一定程度上获得更大的接触角，得到更好的疏水效果。
技术实现要素：
本发明所要解决的是常见疏水处理方法所导致的熔喷布孔隙率低，透气性差，厚度大，表面硬的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有粗糙表面的疏水熔喷布，其特征在于，所述熔喷布表面具有凹凸粗糙结构，赋予熔喷布更好的疏水性能。
优选地，所述熔喷布的纤维直径为2-4μm，表面粗糙度参数Ra为0.03μm～0.3μm。
优选地，所述熔喷布的材质为聚丙烯、聚酯、聚酰胺和聚乳酸中的任意一种。
更优选地，所述熔喷布的材质为聚丙烯。
本发明还提供了上述具有粗糙表面的疏水熔喷布的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：将熔喷布夹在两层目数为300-700目的筛网中；
第二步：将第一步的筛网/熔喷布/筛网送入热轧机中热轧；
第三步：将第二步热轧后的熔喷布从两层筛网中取出，即得表面具有凹凸粗糙结构的疏水熔喷布。
优选地，所述第一步中筛网的材质为不锈钢或纤维机织物。
优选地，所述第二步中的热轧机为平板热轧机或轧辊式热轧机；当采用平板热轧机时，其压力为2-4MPa，时间为10-20s；当采用轧辊式热轧机时，其线压力为1.0×103-3.0×103N/cm，速度为10-70m/min。
优选地，所述第二步中的热轧温度低于熔喷布所采用的聚合物的熔点15-50℃。
本发明通过在热轧过程中衬垫筛网，在轧平熔喷布表面毛羽的同时，形成凹凸不平的粗糙结构，大大提高了熔喷布的表面粗糙度，增大了熔喷布的接触角，使得热轧后的熔喷布具有更好的疏水效果。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
本发明选取轮廓的算数平均偏差Ra作为熔喷布表面粗糙度的评价参数，Ra的定义为：在一个取样长度内，轮廓上各点至中线距离绝对值的平均算术偏差。采用激光共聚焦显微镜获得样品的表面扫描图像，用计算机图像处理技术获得样品的高度编码图像，再用计算机辅助图像分析技术获得样品的轮廓曲线和表面粗糙度Ra值。
实施例1
第一步：将纤维直径2μm的聚丙烯熔喷布夹在两层目数为300目的不锈钢筛网中；
第二步：将第一步的筛网/熔喷造布/筛网送入线压力为1.0×103N/cm、速度为10m/min、温度为110℃的光辊热轧机中热轧；
第三步：将第二步热轧后的熔喷布从两层筛网中取出，即得表面具有凹凸粗糙结构的疏水熔喷布，其Ra为0.3μm。
实施例2
第一步：将纤维直径4μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯类聚合物中的一种)熔喷布夹在两层目数为700目的不锈钢筛网中；
第二步：将第一步的筛网/熔喷造布/筛网送入线压力为3.0×103N/cm、速度为70m/min、温度为180℃的光辊热轧机中热轧；
第三步：将第二步热轧后的熔喷布从两层筛网中取出，即得表面具有凹凸粗糙结构的疏水熔喷布，其Ra为0.03μm。
实施例3
第一步：将纤维直径3μm的聚乳酸熔喷布夹在两层目数为500目的尼龙机织筛网中；
第二步：将第一步的筛网/熔喷造布/筛网送入其压力为2-4MPa、时间为10s、温度为130℃的平板热轧机中热轧；
第三步：将第二步热轧后的熔喷布从两层筛网中取出，即得表面具有凹凸粗糙结构的疏水熔喷布，其Ra为0.1μm。
实施例4
第一步：将纤维直径3μm的聚乳酸熔喷布夹在两层目数为500目的尼龙机织筛网中；
第二步：将第一步的筛网/熔喷造布/筛网送入其压力为2-4MPa、时间为10s、温度为130℃的平板热轧机中热轧；
第三步：将第二步热轧后的熔喷布从两层筛网中取出，即得表面具有凹凸粗糙结构的疏水熔喷布，其Ra为0.1μm。
实施例5
第一步：将纤维直径2.5μm的尼龙6(聚酰胺聚合物中的一种)熔喷布夹在两层目数为400目的不锈钢筛网中；
第二步：将第一步的筛网/熔喷造布/筛网送入线压力为2.0×103N/cm、速度为50m/min、温度为170℃的光辊热轧机中热轧；
第三步：将第二步热轧后的熔喷布从两层筛网中取出，即得表面具有凹凸粗糙结构的疏水熔喷布，其Ra为0.2μm。