CN109295733B - 一种水性无氟超疏水织物的制备方法 - Google Patents

一种水性无氟超疏水织物的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种水性无氟超疏水织物的制备方法。该方法包括如下步骤：将PDMS和MPS室温搅拌0.5‑1小时，再加去离子水，搅拌后得到的分散液，将织物浸没到分散液中5‑10分钟，然后在125～135度下加热4‑8小时，得到具有超疏水涂层的水性无氟超疏水织物。本发明工艺简单易行，清洁环保，易于规模化生产，成本较低，而且无毒。

Description

一种水性无氟超疏水织物的制备方法
技术领域
本发明属于超疏水涂层领域，具体为一种水性无氟超疏水织物的制备方法。
背景技术：
超疏水表面是指其对水的接触角(CA)大于150°，滑动角(SA)小于10°，它们具有有趣的不粘、自清洁和防污染功能。在超疏水性能研究中发现，影响表面疏水性能的因素主要有两个：一是表面材料的化学性质，二是表面的微观结构。在这一理论的基础上，通过在材料表面构造适当的粗糙结构并赋予其低表面能，制备出超疏水表面的很多方法被报导，例如：等离子刻蚀法、相分离法、层层自组装法、平版印刷法、化学气相沉淀法、溶液浸泡法以及溶胶-凝胶法。
虽然制备超疏水材料的方法很多，但在实际应用中还没有得到广泛的应用，一个重要原因是疏水材料成本高，目前报道的很多超疏水涂层都需使用含氟试剂，含氟试剂不仅价格昂贵且大规模应用对环境极为不利，这使得超疏水涂层的工业化应用受到很大限制。另一个制约它实际应用的原因是制备过程中大量使用有机溶剂会对环境造成一定的污染。Hayakawa等以含氟长链丙烯酸脂为原料，以三氟苯甲烷、偶氮二异丁腈(AIBN)分别作为溶剂、引发剂，通过自由基溶液聚合反应，成功制备出了侧链含有炔基的全氟丙烯酸酯聚合物，全氟丙烯酸酯聚合物具有很强的耐候性和耐腐蚀性，且可以参与下一步合成反应，但制备过程中大量使用有机溶剂会对环境造成一定的污染。
发明内容：
本发明是针对当前超疏水涂层成本高、有机溶剂对环境的污染及回收不便等问题，提供了一种可利用浸涂技术在织物表面制备耐久的超疏水涂层的方法。该方法用PDMS和MPS在水中分散来制备超疏水涂层，由于PDMS和MPS都含有硅氧烷，结合性较好，通过MPS与水反应，使这两种物质在水中均匀分散，从而最终实现附着在织物表面，实现了超疏水性能。本发明操作简单、成本低而且还环保。
本发明的技术方案为：
一种水性无氟超疏水织物的制备方法，包括如下步骤：
物料组成和配比如下：
Figure BDA0001799921010000011
按照以上原料配比，将PDMS和MPS室温搅拌0.5-1小时，再加去离子水，搅拌后得到的分散液，将织物浸没到分散液中5-10分钟，然后在125～135度下加热4-8小时，得到具有超疏水涂层的水性无氟超疏水织物。
所述的超疏水涂层的厚度为200-800nm；
所述的织物具体为天然或合成的纤维织物，包括丝绸、苎麻织物、羊毛织物、尼龙、棉布和涤纶等织物。
本发明的有益效果为：
(1)本发明在各种基材表面制备的超疏水涂层与的接触角大于150°，因而使基材具有优异的超疏水以及良好的自清洁性能。
(2)本发明利用浸涂技术制备的超疏水涂层，操作方便。对设备依赖较小。
(3)本发明只用水为反应介质，工艺简单易行，清洁环保，易于规模化生产，为实现超疏水涂料的实际应用提供了新思路，开辟了新途径。
(4)本发明无氟材料制备超疏水涂层，成本较低，而且无毒。
附图说明：
图1为本发明实施例5的没有经过处理的棉布和超疏水棉布分别对水的超疏水宏观效果对比图。
具体实施方式：
本发明所述的PDMS具体为上海麦克林生化科技有限公司的产品，直接使用。
所述的MPS具体为北京百灵威科技有限公司的产品，直接使用。
实施例1
本实施方式中，基体材料选择丝绸，在丝绸上涂覆超疏水的涂层制备方法是按如下步骤进行的：
(1)对15mm×15mm大小的丝绸表面用乙醇进行清洗，得到处理好的丝绸。
(2)在PDMS(5g)中加入MPS(1.5g)进行0.5小时的搅拌混合，再加入50克去离子水搅拌均匀(搅拌时间为1小时)，得到了分散液。
(3)将(1)所得到的基材表面全部浸没到(2)所得的分散液中5分钟，室温干燥10分钟，再将该基材放到130°烘箱中进行烘干热处理6小时，即可得到厚度为500nm左右的耐久的超疏水涂层。
同时，本发明对所制备的可浸涂且环保的超疏水丝绸的性能进行检测：
对超疏水丝绸性能进行检测：
室温下，用微量注射器量取5uL的水水平滴于上面得到超疏水涂层样品表面，静置5s后，用DSA 30 S(德国Krüss公司)型接触角测量仪进行测量，读取水的接触角数值，每个样品测十次，取平均值。测试结果得出，该涂层对水的接触角分别为156°。
实施例2
本实施方式中，基体材料选择苎麻织物，在苎麻织物上涂覆超疏水的涂层制备方法是按如下步骤进行的：
(1)对15mm×15mm大小的苎麻织物表面用乙醇进行清洗，得到处理好的苎麻织物。
(2)在PDMS(5g)中加入MPS(1.5g)进行0.5小时的搅拌混合，再加入50克去离子水搅拌均匀(搅拌时间为1小时)，得到了分散液。
(3)将(1)所得到的基材表面全部浸没到(2)所得的分散液中5分钟，室温干燥10分钟，再将该基材放到130°烘箱中进行烘干热处理6小时，即可得到厚度为500nm左右的耐久的超疏水涂层。
同时，本发明对所制备的可浸涂且环保的超疏水苎麻织物的性能进行检测：
对超疏水苎麻织物性能进行检测：
室温下，用微量注射器量取5uL的水水平滴于上面得到超疏水涂层样品表面，静置5s后，用DSA 30 S(德国Krüss公司)型接触角测量仪进行测量，读取水的接触角数值，每个样品测十次，取平均值。测试结果得出，该涂层对水的接触角分别为154°。
实施例3
本实施方式中，基体材料选择羊毛织物，在羊毛织物上涂覆超疏水的涂层制备方法是按如下步骤进行的：
(1)对15mm×15mm大小的羊毛织物表面用乙醇进行清洗，得到处理好的羊毛织物。
(2)在PDMS(5g)中加入MPS(1.5g)进行0.5小时的搅拌混合，再加入50克去离子水搅拌均匀(搅拌时间为1小时)，得到了分散液。
(3)将(1)所得到的基材表面全部浸没到(2)所得的分散液中5分钟，室温干燥10分钟，再将该基材放到130°烘箱中进行烘干热处理6小时，即可得到厚度为500nm左右的耐久的超疏水涂层。
同时，本发明对所制备的可浸涂且环保的超疏水羊毛织物的性能进行检测：
对超疏水羊毛织物性能进行检测：
室温下，用微量注射器量取5uL的水水平滴于上面得到超疏水涂层样品表面，静置5s后，用DSA 30 S(德国Krüss公司)型接触角测量仪进行测量，读取水的接触角数值，每个样品测十次，取平均值。测试结果得出，该涂层对水的接触角分别为157°。
实施例4
本实施方式中，基体材料选择尼龙，在尼龙上涂覆超疏水的涂层制备方法是按如下步骤进行的：
(1)对15mm×15mm大小的尼龙表面用乙醇进行清洗，得到处理好的尼龙。
(2)在PDMS(5g)中加入MPS(1.5g)进行0.5小时的搅拌混合，再加入50克去离子水搅拌均匀(搅拌时间为1小时)，得到了分散液。
(3)将(1)所得到的基材表面全部浸没到(2)所得的分散液中5分钟，室温干燥10分钟，再将该基材放到130°烘箱中进行烘干热处理6小时，即可得到厚度为500nm左右的耐久的超疏水涂层。
同时，本发明对所制备的可浸涂且环保的超疏水尼龙的性能进行检测：
对超疏水尼龙性能进行检测：
室温下，用微量注射器量取5uL的水水平滴于上面得到超疏水涂层样品表面，静置5s后，用DSA 30 S(德国Krüss公司)型接触角测量仪进行测量，读取水的接触角数值，每个样品测十次，取平均值。测试结果得出，该涂层对水的接触角分别为156°。
实施例5
本实施方式中，基体材料选择棉布，在棉布上涂覆超疏水的涂层制备方法是按如下步骤进行的：
(1)对15mm×15mm大小的棉布表面用乙醇进行清洗，得到处理好的棉布。
(2)在PDMS(5g)中加入MPS(1.5g)进行0.5小时的搅拌混合，再加入50克去离子水搅拌均匀(搅拌时间为1小时)，得到了分散液。
(3)将(1)所得到的基材表面全部浸没到(2)所得的分散液中5分钟，室温干燥10分钟，再将该基材放到130°烘箱中进行烘干热处理6小时，即可得到厚度为500nm左右的耐久的超疏水涂层。
同时，本发明对所制备的可浸涂且环保的超疏水棉布的性能进行检测：
对超疏水棉布性能进行检测：
室温下，用微量注射器量取5uL的水水平滴于上面得到超疏水涂层样品表面，静置5s后，用DSA 30 S(德国Krüss公司)型接触角测量仪进行测量，读取水的接触角数值，每个样品测十次，取平均值。测试结果如图1所示(图1左边为没有经过处理的棉布对水的超疏水宏观效果图，图1右边为超疏水棉布表面对水的超疏水宏观效果图。)，该涂层对水的接触角分别为156°。
实施例6
本实施方式中，基体材料选择涤纶，在涤纶上涂覆超疏水的涂层制备方法是按如下步骤进行的：
(1)对15mm×15mm大小的涤纶表面用乙醇进行清洗，得到处理好的涤纶。
(2)在PDMS(5g)中加入MPS(1.5g)进行0.5小时的搅拌混合，再加入50克去离子水搅拌均匀(搅拌时间为1小时)，得到了分散液。
(3)将(1)所得到的基材表面全部浸没到(2)所得的分散液中5分钟，室温干燥10分钟，再将该基材放到130°烘箱中进行烘干热处理6小时，即可得到厚度为500nm左右的耐久的超疏水涂层。
同时，本发明对所制备的可浸涂且环保的超疏水涤纶的性能进行检测：
对超疏水涤纶性能进行检测：
室温下，用微量注射器量取5uL的水水平滴于上面得到超疏水涂层样品表面，静置5s后，用DSA 30 S(德国Krüss公司)型接触角测量仪进行测量，读取水的接触角数值，每个样品测十次，取平均值。测试结果得出，该涂层对水的接触角分别为155°。
综上所述，本发明提供了一种水性且耐久的超疏水涂层的制备方法，本发明能够使不同的基材具有优异的超疏水性能，以及良好的自清洁性能；同时，本发明所制备的超疏水具有良好的耐久性和牢固性，具有大规模工业化的应用前景，可创造重大的经济效益。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (1)

1.一种水性无氟超疏水织物的制备方法，其特征为该方法包括如下步骤：
物料组成和配比如下：
组分 质量份数
聚二甲基硅氧烷 5
甲基丙烯酸3-（三甲氧基硅基）丙酯 1.5
去离子水 50
按照以上原料配比，将聚二甲基硅氧烷和甲基丙烯酸3-（三甲氧基硅基）丙酯室温搅拌0.5-1小时，再加去离子水，搅拌后得到的分散液，将织物浸没到分散液中5-10分钟，然后在125~135度下加热4-8小时，得到具有超疏水涂层的水性无氟超疏水织物；
所述的织物为丝绸、苎麻织物、羊毛织物、尼龙、棉布或涤纶；
所述的超疏水涂层的厚度为200-800nm；
聚二甲基硅氧烷具体为上海麦克林生化科技有限公司的产品；
所述的甲基丙烯酸3-（三甲氧基硅基）丙酯具体为北京百灵威科技有限公司的产品。
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