一种高透气超疏水减阻面料及其连续性制备方法

本发明涉及功能性面料制备，尤其是涉及一种高透气超疏水减阻面料及其连续性制备方法。

背景技术：

1、游泳是竞速类比赛的一种，其速度决定了冠军的归属，为了能拥有0.01秒的优势，运动员们在通过科学训练不断提升成绩的同时，功能性服装的使用也起着重要的辅助作用。在泳衣制备中，克服水流阻力是提升速度的关键，因此研制具有超疏水、高透气的减阻面料至关重要。

2、超疏水表面在水下可以束缚气膜层，将部分固液接触界面转变为气液接触界面，并在气液界面上产生速度滑移以减小流动阻力，从而实现减阻。构造超疏水表面被认为是一种新型高效的减阻方法，并被广泛地运用于轮船、潜水艇等水中航行体减阻领域，而其在减阻泳衣面料的制备方面鲜有报道。

3、超疏水面料被定义为面料表面对水滴的静态接触角(wca)超过150°，且滑动角(wsa)低于5°。根据仿生学理论研究，人们通过构造纳米级粗糙表面，或在面料表面修饰具有低表面能的物质，从而得到了具有超疏水性能的面料。然而，目前面料的超疏水改性技术以织物表面涂层居多，该类改性技术容易封闭织物的组织结构(主要是孔隙结构)，从而导致其透气性降低，舒适性变差。另一方面，织物表面的大面积连续涂层极易在服用过程中发生开裂，从而影响面料的减阻性能，大大缩短其服役寿命。特别地，在游泳竞赛中，摩擦阻力主要存在于泳衣表面与水流之间。在游泳过程中，泳衣面料的表面将长时间受到湍流涌动、水速波动等情况，对疏水涂层的完整性和减阻性能的耐久性都是一个不小的挑战。因此，亟需研发一种耐久性强、透气性高的新型超疏水减阻面料及其连续性制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种高透气超疏水减阻面料及其连续性制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高透气超疏水减阻面料的连续性制备方法，其特征在于，先对经纱和纬纱分别进行疏水整理和上浆，然后将经纱和纬纱进行织造、退浆、清洗，制得高透气超疏水减阻面料。

3、优选地，所述疏水整理过程所用疏水整理剂包括含氟类疏水整理剂、含硅类疏水整理剂、环氧树脂类疏水整理剂、纳米二氧化硅疏水整理剂中的一种或多种。

4、优选地，所述疏水整理过程所用疏水整理剂的浓度范围为5wt％-25wt％。

5、优选地，所述疏水整理过程所用时间为10-90min。

6、优选地，所述上浆过程所用浆料包括天然浆料、变性浆料、合成浆料中的一种或多种。

7、优选地，所述上浆过程所用浆料的含固量范围为10wt％-25wt％。

8、优选地，所述上浆过程所用时间为10-90min。

9、进一步优选地，所述天然浆料包括淀粉、海藻酸钠。

10、进一步优选地，所述变性浆料包括可溶性淀粉、羧甲基纤维素。

11、进一步优选地，所述合成浆料包括聚乙烯醇、聚丙烯酸酯。

12、优选地，所述上浆过程所用浆料中添加有助剂。

13、进一步优选地，所述助剂包括抗静电剂、乳化剂、柔软剂、渗透剂。

14、进一步优选地，所述助剂的浓度范围为1wt％-5wt％。

15、优选地，所述退浆过程包括酶退浆、碱退浆、酸退浆、氧化剂退浆中的一种或多种。

16、进一步优选地，所述退浆过程包括酶退浆(浓度范围为1.0-10.0g/l)、碱退浆(浓度范围为5.0-15.0g/l)、酸退浆(浓度范围为0.5-5.0g/l)、氧化剂退浆(浓度范围为1.0-25.0g/l)中的一种或多种，根据疏水整理剂种类、浆料组成情况、退浆要求等，选用适当的一种或组合退浆方法。

17、优选地，所述退浆过程所用时间为10-90min。

18、优选地，所述经纱和纬纱为锦氨纶包覆纱。

19、优选地，所述连续性制备方法使用面料制备系统(连续性功能整理-织造装置)进行；

20、所述面料制备系统包括依次设置的疏水整理槽、纱线上浆浆料槽、织机、织物退浆槽、织物清洗槽和织物收集装置；

21、其中，经纱和纬纱分别使用一组疏水整理槽和纱线上浆浆料槽，共用织机、织物退浆槽、织物清洗槽和织物收集装置；

22、所述经纱依次经过疏水整理槽和纱线上浆浆料槽后进入织机，同时纬纱依次经过疏水整理槽和纱线上浆浆料槽后进入织机，经纱和纬纱在织机中织造获得织物后，织物依次经织物退浆槽、织物清洗槽后通过织物收集装置收集。

23、进一步优选地，所述疏水整理槽内盛装有疏水整理剂，纱线上浆浆料槽内盛装有浆料，织物退浆槽内盛装有退浆剂，织物清洗槽内盛装有清水。

24、更进一步优选地，所述织物退浆槽中退浆剂的温度范围为25-100℃。

25、进一步优选地，所述纱线及织物在疏水整理槽、纱线上浆浆料槽、织物退浆槽、织物清洗槽内的滞留时间范围为10-90min。

26、进一步优选地，所述疏水整理槽与纱线上浆浆料槽之间设有预烘箱和焙烘箱，纱线上浆浆料槽与织机之间设有预烘箱和焙烘箱，织物清洗槽与织物收集装置之间设有预烘箱。

27、更进一步优选地，所述预烘箱的温度范围为50-100℃，纱线或织物在预烘箱7内的滞留时间范围为3-15min。

28、更进一步优选地，所述焙烘箱的温度范围为110-180℃；纱线或织物在焙烘箱8内的滞留时间范围为1-10min。

29、优选地，所述纱线及织物通过输送辊在面料制备系统中移动。

30、超疏水面料的减阻机理可通过面料与流体界面间的速度滑移理论解释，即超疏水表面在水下可以束缚气膜层，将部分固液接触界面转变为气液接触界面，并在气液界面上产生速度滑移以减小流动阻力。因此本发明通过引入疏水整理剂对泳衣面料进行超疏水改性，从纱线开始进行疏水整理，随后经过纱线上浆后，进行减阻面料织造，最后再经退浆及清洗处理，得到耐久性强、疵点少、透气性高的超疏水减阻面料。

31、本发明中，第一步是纱线的疏水整理：是将所制备的多种疏水整理剂用于成品纱线上，这种处理能使单根纱线表现出高的疏水性，并能让疏水剂与纱线更好的结合，避免层间剥离。第二步是对疏水纱线上浆：该步骤能够保证纱线在织造过程中其表面的疏水层不受破坏；同时保持纱线的平滑性，以提高纱线的强力以及抱合力，改善可织性。织造完毕后，第三步是对织物进行退浆并清洗处理，从而得到一种耐久、高透气的超疏水减阻面料。

32、一种高透气超疏水减阻面料，使用上述连续性制备方法制得。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、1.本发明从纱线端对材料进行超疏水整理，随后进行上浆保护、织造、退浆、清洗等过程，使最终面料在水下可以束缚气膜层，以降低面料表面与流体相互作用而产生的壁面摩擦阻力，起到减阻的效果；基于纱线表面涂层的超疏水整理最大限度的保留了最终织物的多孔组织结构，保证减阻面料的良好的透气性和穿着舒适性；

35、2.本发明中涉及的经纬纱线，均通过多元疏水整理剂处理，再进行上浆保护、织造、退浆、清洗等过程，使单根纱线表现出高的疏水性，并能让疏水剂与纱线更好的结合，避免层间剥离，纱线在织造过程中其表面的疏水层不受破坏，同时保持纱线的平滑性，以提高纱线的强力以及抱合力，改善可织性；

36、3.本发明涉及的减阻面料，不出现封闭的织物组织结构，保证面料的透气性和舒适性；

37、4.本发明涉及的减阻面料，其表面表现为高疏水性，用于满足复杂水流状态下的减阻需求，同时保证织物的高透气性和穿着舒适性。