专利名称：一种阻燃/超疏水性棉织物的制备方法
技术领域：
本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种微纳米分级结构的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法。
背景技术：
超疏水表面有着十分广阔的应用前景。研究表明超疏水表面，应用于玻璃、混凝土、木材等建筑材料上，可以使材料表面具有自清洁功能；应用于服装等纺织品上，能够达到防水防污染及自清洁的效果；应用于高降雪地区的卫星天线上，可以防止积雪干扰或中断信号；应用于汽车、飞机、航天器等的挡风玻璃上，不仅能够减少空气中灰尘等污染物的污染，还能使其在高湿度或雨天环境中保持清洁状态，避免因视线模糊而发生事故；应用于金属材料上，可以起到自清洁、抑制表面腐蚀和表面氧化的作用；应用于船舶、舰艇的外壳上，可以降低它们与水流之间的摩擦阻力，减少能量消耗；应用于微流体装置中，可以实现低阻力、无漏损地传送流体；应用于与血液接触的生物医学材料上，可以抑制血小板的粘附与凝固，改善材料的血液相容性；应用于滤纸或铜网上，可以实现油水分离。然而，在实际的应用过程当中，超疏水性材料还存在着诸多问题。大量研究表明，超疏水性材料的热稳定性在应用领域有着十分重要的意义，然而却未得到人们足够的重视。例如，201010555285.7公开了一种表面覆盖薄层聚全氟烷基硅氧烷的超疏水碳纤维织物船的制备方法；201020565168.4公开了由预氧化纤维和芳纶纤维混纺纱线编制而成的一种不燃织物。它们均赋予织物单一的特性，即超疏水性或阻燃性。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，通过预处理棉织物和氧化锌，进一步利用两者化学 键和的作用在棉织物表面构建微纳米级粗糙结构，随后利用低表面能物质对其进行改性，从而同时赋予棉织物超疏水性能及阻燃性能。本发明的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法按以下步骤进行:
一、将棉织物清洗干净并干燥；
二、将纳米氧化锌颗粒，以乙醇为溶剂，利用氨丙基甲基二乙氧基硅烷进行氨基化，于室温下磁力搅拌，改性时间为广3小时，得到氨基化氧化锌/乙醇溶液，其中氧化锌的质量与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积比为1:广4:1 ；
三、配置含有环氧树脂的丙酮溶液，环氧树脂的质量为丙酮体积的0.5 1.5%，将干净的棉织物浸入其中，于室温下环氧化2 4小时，利用丙酮漂洗，干燥；
四、将环氧化的棉织物浸于步骤二得到的混合溶液中，0.5^1.5小时后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥；
五、配置疏水性改性液，并将步骤四得到的棉织物浸入其中改性广3小时，甲醇漂洗，干燥，得到阻燃/超疏水性棉织物，其中疏水性改性液中十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积分数为甲醇的0.4 1%。
本发明所制备的阻燃/超疏水性棉织物，不但与水的接触角大于150°，具备优越的防水性能；而且其阻燃性能以及热稳定性能也得到了较大提高，彻底实现了棉织物的超疏水性能与阻燃性能的完美结合。此外，本发明的方法工艺简单，经济成本低，周期短，能耗小，无需复杂的专用设备，更不存在繁多的后续问题，未来会有很大的应用前景。
图1为本发明制备的阻燃/超疏水性棉织物与水的接触角照片。图2为未处理棉织物与水的接触角照片。图3为本发明制备的阻燃/超疏水性棉织物的高倍率的扫描电镜照片。
具体实施例方式具体实施方式
一:本实施方式的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法按以下步骤进行:
一、将棉织物清洗干净并干燥；
二、将0.5~1.5mol/L的氢氧化钠水溶液与0.05、.15mol/L的硝酸锌水溶液混合，于75±5°C下磁力搅拌15 24h，水洗，离心，干燥，即得到纳米氧化锌颗粒； 三、将步骤二得到的纳米氧化锌颗粒，以乙醇为溶剂，利用氨丙基甲基二乙氧基硅烷进行氨基化(氧化锌的质量(m)与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积(V)比为1:广4:1，与乙醇体积(V)比为l:10(Tl:150，于室温下磁力搅拌，改性时间为广3小时，得到氨基化氧化锌/乙醇溶液；
四、配置含有环氧树脂的丙酮溶液，环氧树脂的质量为丙酮体积的0.5 1.5%，将干净的棉织物浸入其中，于室温下环氧化2 4小时，利用丙酮漂洗，干燥；
五、将环氧化的棉织物浸于步骤三得到的混合溶液中，0.5^1.5小时后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥；
六、配置疏水性改性液，十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积分数为甲醇的0.4 1%，并将步骤五得到的棉织物浸入其中改性Γ3小时，甲醇漂洗，干燥，得到阻燃/超疏水性棉织物。
具体实施方式
二:本实施方式的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法按以下步骤进行:
一、将棉织物清洗干净并干燥；
二、将0.5^1.5mol/L的氢氧化钠水溶液与0.05、.15mol/L的氯化锌水溶液混合，于75±5°C下磁力搅拌15 24h，水洗，离心，干燥，即得到纳米氧化锌颗粒；
三、将步骤二得到的纳米氧化锌颗粒，以乙醇为溶剂，利用氨丙基甲基二乙氧基硅烷进行氨基化(氧化锌的质量(m)与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积(V)比为1:广4:1，与乙醇体积(V)比为l:10(Tl:150，于室温下磁力搅拌，改性时间为f 3小时，得到氨基化氧化锌/乙醇溶液；
四、配置含有环氧树脂的丙酮溶液，环氧树脂的质量为丙酮体积的0.5 1.5%，将干净的棉织物浸入其中，于室温下环氧化2 4小时，利用丙酮漂洗，干燥；
五、将环氧化的棉织物浸于步骤三得到的混合溶液中，0.5^1.5小时后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥；六、配置疏水性改性液，十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积分数为甲醇的0.4 1%，并将步骤五得到的棉织物浸入其中改性Γ3小时，甲醇漂洗，干燥，得到阻燃/超疏水性棉织物。
具体实施方式
三:本实施方式的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法按以下步骤进行:
一、将棉织物清洗干净并干燥；
二、将0.5^1.5mol/L的氢氧化钠水溶液与0.05、.15mol/L的硫酸锌水溶液混合，于75±5°C下磁力搅拌15 24h，水洗，离心，干燥，即得到纳米氧化锌颗粒；
三、将步骤二得到的纳米氧化锌颗粒，以乙醇为溶剂，利用氨丙基甲基二乙氧基硅烷进行氨基化(氧化锌的质量(m)与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积(V)比为1:广4:1，与乙醇体积(V)比为l:10(Tl:150，于室温下磁力搅拌，改性时间为f 3小时，得到氨基化氧化锌/乙醇溶液；
四、配置含有环氧树脂的丙酮溶液，环氧树脂的质量为丙酮体积的0.5 1.5%，将干净的棉织物浸入其中， 于室温下环氧化2 4小时，利用丙酮漂洗，干燥；
五、将环氧化的棉织物浸于步骤三得到的混合溶液中，0.5^1.5小时后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥；
六、配置疏水性改性液，十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积分数为甲醇的0.4 1%，并将步骤五得到的棉织物浸入其中改性Γ3小时，甲醇漂洗，干燥，得到阻燃/超疏水性棉织物。
具体实施方式
四:本实施方式的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法按以下步骤进行:
一、将棉织物清洗干净并干燥；
二、将同体积0.67mol/L的氢氧化钠水溶液与0.067mol/L的硝酸锌水溶液混合，于75°C下磁力搅拌24h，水洗，离心，干燥，即得到纳米氧化锌颗粒；
三、将步骤二得到的纳米氧化锌颗粒，以乙醇为溶剂，利用氨丙基甲基二乙氧基硅烷进行氨基化(氧化锌的质量与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积比为1:1，与溶剂乙醇体积比为1:150)，于室温下磁力搅拌，改性时间为I小时，得到氨基化氧化锌/乙醇溶液；
四、配置含有环氧树脂的丙酮溶液，环氧树脂的质量为丙酮体积的1%，将干净的棉织物浸入其中，于室温下环氧化3小时，利用丙酮漂洗，干燥；
五、将环氧化的布料浸于步骤三得到的混合溶液中，I小时后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥；
六、配置疏水性改性液，十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积分数为甲醇的1%，并将步骤五得到的棉织物浸入其中改性I小时，甲醇漂洗，干燥，得到阻燃/超疏水性棉织物。本实施方式制得的阻燃/超疏水性棉织物，水在其表面的接触角为160° (见图1)，而未处理的棉织物与水的接触角几乎为0° (见图2);同时，其阻燃性能以及热稳定性也存在大幅度提高，即极限氧指数(L0I值)由18.3%增大至21.2%。其中，纳米氧化锌颗粒以及布料本身的纹孔结构提供的微纳米粗糙度，与低表面能物质十七氟癸基三甲氧基硅烷的表面修饰，是该棉织物获得超疏水性能的关键(见图3);而棉织物表面的超疏水性氧化锌薄层(氧化锌、疏水改性剂、环氧树脂以及偶联剂)，则通过提前降解来延缓可挥发性热降解产物的逸出，从而对下面棉织物的进一步降解起到了保护作用，彻底实现了棉织物的超疏水性能与阻燃性能的完美结合。
具体实施方式
五:本实施方式与具体实施方式
四不同的是，调节氨丙基甲基二乙氧基硅烷/氧化锌、氧化锌/乙醇溶液浓度的比例及环氧化棉织物的浸入时间，而其制备出的棉织物的阻燃性性及润湿性能见表I。表I棉织物的阻燃性及润湿性能
权利要求
1.一种阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下: 一、将棉织物清洗干净并干燥； 二、将纳米氧化锌颗粒，以乙醇为溶剂，利用氨丙基甲基二乙氧基硅烷进行氨基化，于室温下磁力搅拌，改性时间为f 3小时，得到氨基化氧化锌/乙醇溶液，其中氧化锌的质量与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积比为1:广4:1 ； 三、配置含有环氧树脂的丙酮溶液，环氧树脂的质量为丙酮体积的0.5 1.5%，将干净的棉织物浸入其中，于室温下环氧化2 4小时，利用丙酮漂洗，干燥； 四、将环氧化的棉织物浸于步骤二得到的混合溶液中，0.5^1.5小时后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥； 五、配置疏水性改性液，并将步骤四得到的棉织物浸入其中改性广3小时，甲醇漂洗，干燥，得到阻燃/超疏水性棉织物，其中疏水性改性液中十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积分数为甲醇的0.4 1%。
2.根据权利要求1所述的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，其特征在于所述纳米氧化锌按照如下步骤进行制备:将0.5^1.5mol/L的氢氧化钠水溶液与0.05、.15mol/L的硝酸锌水溶液混合，于75±5°C下磁力搅拌15 24h，水洗，离心，干燥，即得到纳米氧化锌颗粒。
3.根据权利要求1所述的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，其特征在于所述氧化锌与乙醇体积比为1:100 1:150。
4.根据权利要求1所述的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，其特征在于所述氧化锌的质量与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积比为1:1，氧化锌与溶剂乙醇体积比为1:150，环氧化棉织物浸入时间为lh。
5.根据权利要求1所述的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，其特征在于所述氧化锌的质量与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积比为2.5:1，氧化锌与溶剂乙醇体积比为1:100，环氧化棉织物浸入时间为0.5h。
6.根据权利要求1所述的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，其特征在于所述氧化锌的质量与氨丙基甲基二乙氧基硅烷体积比为3.5:1，氧化锌与溶剂乙醇体积比为1:150，环氧化棉织物浸入时间为1.5h。
7.根据权利要求1所述的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，其特征在于所述纳米氧化锌按照如下步骤进行制备:将0.5^1.5mol/L的氢氧化钠水溶液与0.05、.15mol/L的硫酸锌水溶液混合，于75±5°C下磁力搅拌15 24h，水洗，离心，干燥，即得到纳米氧化锌颗粒。
8.根据权利要求1所述的阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，其特征在于所述纳米氧化锌按照如下步骤进行制备:将0.5^1.5mol/L的氢氧化钠水溶液与0.05、.15mol/L的氯化锌水溶液混合，于75±5°C下磁力搅拌15 24h，水洗，离心，干燥，即得到纳米氧化锌颗粒。
全文摘要
阻燃/超疏水性棉织物的制备方法，属于功能材料技术领域。本发明所述方法步骤如下一、将棉织物清洗干净并干燥；二、将纳米氧化锌颗粒，以乙醇为溶剂，利用氨丙基甲基二乙氧基硅烷进行氨基化；三、配置含有环氧树脂的丙酮溶液，将干净的棉织物浸入其中环氧化；四、将环氧化的棉织物浸于步骤二得到的混合溶液中，取出置于清洁的表面皿中，室温干燥；五、配置疏水性改性液，并将步骤四得到的棉织物浸入其中改性，甲醇漂洗，干燥，得到阻燃/超疏水性棉织物。本发明工艺简单，经济成本低，周期短，能耗小，无需复杂的专用设备，更不存在繁多的后续问题，未来会有很大的应用前景。
文档编号D06M11/44GK103243545SQ20131018850
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月21日 优先权日2013年5月21日
发明者王成毓, 张明 申请人:东北林业大学