专利名称：一种超疏水棉织物及其制备方法
技术领域：
本发明属于纺织品拒水整理加工领域，特别涉及一种超疏水棉织物的制备方法。
背景技术：
超疏水功能纺织品不仅在工业生产、医疗、军用产品方面具有重要的应用，而且在
日常生活中具有广泛的应用。为了利用超疏水表面的自清洁效应中国专利CN 1242114C公
开了纳米自清洁羊绒或制品及其制备方法，中国专利CN 1277019C公开了纳米自清洁真丝
绸及制品，中国专利CN 1824884A公开了含有纳米功能性材料的自清洁西服面料及成衣制
品的制法，中国专利CN100334291C公开了具有自清洁功能的羽绒服面料的制备方法，这些
专利利用纳米微粒构筑粗糙结构，采用有机氟整理剂对织物进行浸渍、涂层或喷雾，赋予了
织物既疏水又疏油的性能。中国专利CN 101397754A公开了一种无氟超疏水棉织物的制备
方法，该方法采用二氧化硅溶胶浸轧棉织物，再经非氟烷烃处理获得超疏水棉织物。 超疏水表面的制备一方面要构筑微纳粗糙结构表面，另一面需要降低粗糙表面的
表面能，尽管已经有了很多制备超疏水纺织品的方法，然而，这些方法中很少提及微纳粗糙
结构表面与基底之间的结合关系，更少提及所制备的超疏水织物的超疏水性能的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于超疏水棉织物及其制备方法。 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是先对棉织物上的棉纤维进行环氧基化改性，然后依次采用氨基化纳米二氧化硅和环氧基化纳米二氧化硅对棉织物进行浸轧，最后采用低表面能物质对织物进行浸轧处理得到。 所说的棉纤维的环氧基化改性方法为将2g棉织物放入100mL质量浓度为5%氢
氧化纳溶液中，不断搅拌下加入5 10mL的环氧氯丙烷，控制反应温度为40 6(TC反应
5 10小时，取出织物用水将其洗至中性后干燥得环氧基化棉织物； 所说的氨基化纳米二氧化硅和环氧基化纳米二氧化硅的制备方法为将12mL正硅酸乙酯和80mL甲醇混合得混合溶液A，将30mL质量浓度为25 %
28%的氨水和320mL甲醇混合得混合溶液B，然后在搅拌下将混合溶液A滴加到混合溶液B
中反应3 10h，得到纳米二氧化硅甲醇溶液；将0. 5 2mL的3_氨基丙基三乙氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL的纳米二氧化硅甲醇溶液，持续反应8 24小时，得到氨基化纳米二氧化硅；
将0. 5 2mL的3_縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL纳米二氧化硅甲醇溶液中，持续反应8 24小时，得到环氧基化纳米二氧化硅。
所说的氨基化纳米二氧化硅和环氧基化纳米二氧化硅对棉织物进行浸轧的方法为 将环氧基化棉织物浸入质量浓度为0. 2 2. 0%的氨基化纳米二氧化硅的乙醇溶液，一浸一轧，在60 12(TC烘0. 5 lh，然后再将织物浸入质量浓度为0. 2 2. 0%的环氧基化纳米二氧化硅乙醇溶液，一浸一轧，在60 12(TC烘0. 5 lh。 所说的采用低表面能物质为碳原子数为6 18的长链(氟代)烷基羧酸、长链
(氟代)烷基氨、长链(氟代)烷基硅氧烷、长链(氟代)烷基硅氯硅烷、长链烷基硫醇中的
一种或几种，将织物浸入质量浓度为0. 5-1. 5%的上述低表面能物质制成的溶液中，干燥得
到最终产物。 按本发明的制备方法制成的超疏水棉织物，与水滴的接触角超过150° 。 本发明利用棉纤维的环氧基团、纳米二氧化硅上的氨基基团以及纳米二氧化硅上
的环氧基团之间的共价反应使得所构筑的粗糙表面具有良好的坚牢度，并且所构筑的表面
具有大时的硅羟基及环氧基团，因此有利于低表面能物质与表面的化学结合，因此使所制备的织物的超疏水性能具有优良的稳定性。
具体实施例方式
实施例1 :将2g棉织物放入100mL质量浓度为5%氢氧化纳溶液中，不断搅拌下加入8mL的环氧氯丙烷，控制反应温度为4(TC反应10小时，取出织物用水将其洗至中性后干燥得环氧基化棉织物； 将12mL正硅酸乙酯和80mL甲醇混合得混合溶液A，将30mL质量浓度为26%的氨水和320mL甲醇混合得混合溶液B，然后在搅拌下将混合溶液A滴加到混合溶液B中反应3h，得到纳米二氧化硅甲醇溶液； 将0. 5mL的3_氨基丙基三乙氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL的纳米二氧化硅甲醇溶液，持续反应12小时，得到氨基化纳米二氧化硅；将lmL的3-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL纳米二氧化硅甲醇溶液中，持续反应12小时，得到环氧基化纳米二氧化硅；
将环氧基化棉织物浸入质量浓度为1 %的氨基化纳米二氧化硅的乙醇溶液， 一浸一轧，在IO(TC烘0. 5 lh，然后再将织物浸入质量浓度为1%的环氧基化纳米二氧化硅乙醇溶液，一浸一轧，在IO(TC烘0. 5 lh ; 将织物浸入质量浓度为0. 5%的硬脂酸丙酮溶液10分钟，轧车轧除余液，然后ll(TC烘1小时；得超疏水棉织物。将织物在乙醇溶液中超声1小时，仍具有良好超疏水性能。 实施例2 :将2g棉织物放入100mL质量浓度为5 %氢氧化纳溶液中，不断搅拌下加入10mL的环氧氯丙烷，控制反应温度为6(TC反应5小时，取出织物用水将其洗至中性后干燥得环氧基化棉织物； 将12mL正硅酸乙酯和80mL甲醇混合得混合溶液A，将30mL质量浓度为28%的氨水和320mL甲醇混合得混合溶液B，然后在搅拌下将混合溶液A滴加到混合溶液B中反应8h，得到纳米二氧化硅甲醇溶液； 将lmL的3-氨基丙基三乙氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL的纳米二氧化硅甲醇溶液，持续反应20小时，得到氨基化纳米二氧化硅；将2mL的3_縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL
纳米二氧化硅甲醇溶液中，持续反应20小时，得到环氧基化纳米二氧化硅； 将环氧基化棉织物浸入质量浓度为0. 5%的氨基化纳米二氧化硅的乙醇溶液，一浸一轧，在6(TC烘0. 5 lh，然后再将织物浸入质量浓度为0. 5%的环氧基化纳米二氧化硅乙醇溶液， 一浸一轧，在6(TC烘0. 5 lh ; 将织物浸入质量浓度为1%的十七氟代癸基三氯硅烷甲苯溶液1小时，取出室温干燥，得超疏水棉织物。将织物在乙醇溶液中超声1小时，仍具有良好超疏水性能。
实施例3 :将2g棉织物放入100mL质量浓度为5 %氢氧化纳溶液中，不断搅拌下加入6mL的环氧氯丙烷，控制反应温度为50°C反应7. 5小时，取出织物用水将其洗至中性后干燥得环氧基化棉织物； 将12mL正硅酸乙酯和80mL甲醇混合得混合溶液A，将30mL质量浓度为27%的氨水和320mL甲醇混合得混合溶液B，然后在搅拌下将混合溶液A滴加到混合溶液B中反应5h，得到纳米二氧化硅甲醇溶液； 将2mL的3_氨基丙基三乙氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL的纳米二氧化硅甲醇溶液，持续反应8小时，得到氨基化纳米二氧化硅；将0. 8mL的3-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL纳米二氧化硅甲醇溶液中，持续反应8小时，得到环氧基化纳米二氧化硅；
将环氧基化棉织物浸入质量浓度为0. 2%的氨基化纳米二氧化硅的乙醇溶液，一浸一轧，在8(TC烘0. 5 lh，然后再将织物浸入质量浓度为0. 2 %的环氧基化纳米二氧化硅乙醇溶液， 一浸一轧，在8(TC烘0. 5 lh ; 将织物浸入质量浓度为1. 5%的硬脂酸丙酮溶液10分钟，轧车轧除余液，然后ll(TC烘1小时，得超疏水棉织物。将织物在乙醇溶液中超声1小时，仍具有良好超疏水性能。 实施例4 :将2g棉织物放入100mL质量浓度为5 %氢氧化纳溶液中，不断搅拌下加入9mL的环氧氯丙烷，控制反应温度为45°C反应8小时，取出织物用水将其洗至中性后干燥得环氧基化棉织物； 将12mL正硅酸乙酯和80mL甲醇混合得混合溶液A，将30mL质量浓度为25%的氨水和320mL甲醇混合得混合溶液B，然后在搅拌下将混合溶液A滴加到混合溶液B中反应10h，得到纳米二氧化硅甲醇溶液； 将1. 5mL的3_氨基丙基三乙氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL的纳米二氧化硅甲醇溶液，持续反应16小时，得到氨基化纳米二氧化硅；将0. 8mL的3-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL纳米二氧化硅甲醇溶液中，持续反应16小时，得到环氧基化纳米二氧化硅；
将环氧基化棉织物浸入质量浓度为1. 5%的氨基化纳米二氧化硅的乙醇溶液，一浸一轧，在12(TC烘0. 5 lh，然后再将织物浸入质量浓度为1. 5%的环氧基化纳米二氧化硅乙醇溶液，一浸一轧，在120。C烘0. 5 lh ; 将织物浸入质量浓度为0. 8%的十七氟代癸基三甲氧基硅烷甲苯溶液1小时，取出室温干燥，得超疏水棉织物。将织物在乙醇溶液中超声1小时，仍具有良好超疏水性能。
实施例5 :将2g棉织物放入100mL质量浓度为5 %氢氧化纳溶液中，不断搅拌下加入5mL的环氧氯丙烷，控制反应温度为55°C反应6小时，取出织物用水将其洗至中性后干燥得环氧基化棉织物；将12mL正硅酸乙酯和80mL甲醇混合得混合溶液A，将30mL质量浓度为28%的氨水和320mL甲醇混合得混合溶液B，然后在搅拌下将混合溶液A滴加到混合溶液B中反应7h，得到纳米二氧化硅甲醇溶液； 将0. 8mL的3_氨基丙基三乙氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL的纳米二氧化硅甲醇溶液，持续反应24小时，得到氨基化纳米二氧化硅；将1. 5mL的3-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL纳米二氧化硅甲醇溶液中，持续反应24小时，得到环氧基化纳米二氧化硅；
将环氧基化棉织物浸入质量浓度为2. 0%的氨基化纳米二氧化硅的乙醇溶液，一浸一轧，在9(TC烘0. 5 lh，然后再将织物浸入质量浓度为2. 0 %的环氧基化纳米二氧化硅乙醇溶液， 一浸一轧，在90。C烘0. 5 lh ; 将织物浸入质量浓度为1. 2%的十二烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液1小时，取出室温干燥，得超疏水棉织物。将织物在乙醇溶液中超声1小时，仍具有良好超疏水性能。
权利要求
一种超疏水棉织物的制备方法，其特征在于先对棉织物上的棉纤维进行环氧基化改性，然后依次采用氨基化纳米二氧化硅和环氧基化纳米二氧化硅对棉织物进行浸轧，最后采用低表面能物质对织物进行浸轧处理得到。
2. 根据权利要求1所述的超疏水棉织物的制备方法，其特征在于所说的棉纤维的环氧基化改性方法为将2g棉织物放入lOOmL质量浓度为5%氢氧化纳溶液中，不断搅拌下加入5 10mL的环氧氯丙烷，控制反应温度为40 6(TC反应5 10小时，取出织物用水将其洗至中性后干燥得环氧基化棉织物。
3. 根据权利要求1所述的超疏水棉织物的制备方法，其特征在于所说的氨基化纳米二氧化硅和环氧基化纳米二氧化硅的制备方法为将12mL正硅酸乙酯和80mL甲醇混合得混合溶液A，将30mL质量浓度为25% 28%的氨水和320mL甲醇混合得混合溶液B，然后在搅拌下将混合溶液A滴加到混合溶液B中反应3 10h，得到纳米二氧化硅甲醇溶液；将0. 5 2mL的3-氨基丙基三乙氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL的纳米二氧化硅甲醇溶液，持续反应8 24小时，得到氨基化纳米二氧化硅；将0. 5 2mL的3-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷与5mL甲醇的混合溶液滴加到200mL纳米二氧化硅甲醇溶液中，持续反应8 24小时，得到环氧基化纳米二氧化硅。
4. 根据权利要求1、2或3所述的超疏水棉织物的制备方法，其特征在于所说的氨基化纳米二氧化硅和环氧基化纳米二氧化硅对棉织物进行浸轧的方法为将环氧基化棉织物浸入质量浓度为0. 2 2. 0%的氨基化纳米二氧化硅的乙醇溶液，一浸一轧，在60 12(TC烘0. 5 lh，然后再将织物浸入质量浓度为0. 2 2. 0%的环氧基化纳米二氧化硅乙醇溶液，一浸一轧，在60 120。C烘0. 5 lh。
5. 根据权利要求1所述的超疏水棉织物的制备方法，其特征在于所说的采用低表面能物质为长碳链上碳原子数为6 18的长链(氟代)烷基羧酸、长链(氟代)烷基氨、长链(氟代)烷基硅氧烷、长链(氟代)烷基硅氯硅烷、长链烷基硫醇中的一种或几种，将织物浸入质量浓度为0. 5-1. 5%的上述低表面能物质制成的溶液中，取出干燥得到最终产物。
6. —种按照权利要求1所述的超疏水棉织物的制备方法制成的超疏水棉织物，其特征在于该棉织物与水滴的接触角超过150° 。
全文摘要
本发明属于纺织品拒水整理加工领域，特别涉及一种超疏水棉织物及其制备方法。所述的超疏水棉织物的制备方法，其特征在于先对织物上的棉纤维进行环氧基化改性，然后依次采用氨基化纳米二氧化硅和环氧基化纳米二氧化硅对棉织物进行浸轧提高织物表面的粗糙度，最后采用低表面能物质对织物进行疏水化处理，所制备的棉织物与水滴的接触角超过150°，该方法利用棉纤维的环氧基团、纳米二氧化硅上的氨基基团以及纳米二氧化硅上的环氧基团之间的共价反应使得所构筑的粗糙表面具有良好的坚牢度，并且所构筑的表面具有大量的硅羟基及环氧基团，有利于低表面能物质与表面的化学结合，因此使所制备的织物的超疏水性能具有优良的稳定性。
文档编号D06M13/11GK101768856SQ200910254578
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者薛朝华, 贾顺田 申请人:陕西科技大学