一种长效超疏水面料及其制备方法与流程

本申请涉及纺织面料，特别涉及一种长效超疏水面料及其制备方法。

背景技术：

1、目前市场上的疏水面料大多采用疏水整理剂整理，仅具有简单的防水功能，不具有自清洁性，且现有疏水整理剂中绝大多数含有长链氟。尽管含氟疏水整理剂稳定性好，疏水性能较佳，但由于含有fpos(全氟辛烷磺酰基化合物)与pfoa(全氟辛酸)等化学物质，在受热、水浸泡、紫外线照射等条件下会被释放出来，具有很强的迁移性和高生物积累性，会对生态环境产生极大危害，且经过多次洗涤及后整理的面料疏水等级会明显降低。

2、基于此，现有研究不断对疏水整理剂进行改进，例如，使用长烷基憎水链段的单硬脂酸甘油酯(gmo)引入到有机硅改性的水性聚氨酯(wpu)结构中，开发出兼具gmo良好拒水性能和有机硅链段柔软性优势的单硬脂酸甘油酯改性硅基水性聚氨酯乳液，以替代含氟乳液在织物上的应用，以获得耐久疏水性。但，这种改性乳液整理的织物水接触角小于150度，并未达到超疏水面料性能指标，自清洁性较差。

3、除对疏水整理剂进行改进外，现有研究还对织物原料进行改进，以提高疏水效果，例如，公开号为cn112899818b的专利提供一种具有潜在收缩复合纤维制备微隆起高密疏水针织织物的制备方法，其制得的面料形成微隆起是通过构成纤维的成分收缩差异而形成的环圈结构和后处理磨毛产生裂纤所形成，微隆起编织在织物内部，微隆起牢度好，且使用过程中随摩擦次数增加微隆起部分数量增多，疏水效果更好。并且，该方法中，原料a与原料b的排布形式为x+1或x+x或1+x，其中x为大于3的正整数，排布形式指的是原料a与原料b在纺丝组件喷丝板截面上的排布形态。通过特殊的截面设计，原料a、b两个组分的构成和配比，可以有效增大比表面积，当成分中任一高收缩原料收缩时，其易在纤维和织物表面形成微隆起，以便于拒水。但是，该方法经磨毛后还需要固化定型，需要的整理剂较多，且并未涉及疏水耐久性的问题。

4、但，上述方法提供利用纤维成分收缩差异的思路，基于该思路，可以对面料的原料进行进一步的选择，例如公开号为cn110644173b的专利公开一种具有立体层次效果的磨毛面料及其制备方法，作为原料的纤维之间的热收缩率的差异不低于5％；作为原料的纤维中，热收缩率最大的纤维的占比不少于10％。该方法虽然针对磨毛面料，选用聚乳酸纤维、粘胶纤维或莫代尔纤维，但对热收缩率差异的选择提供一定的方向。

5、综上，如果能在利用纤维成分收缩差异的基础上，对原料进一步选择，以适用于疏水面料，并对纤维的结构进行改进，以获得长效超疏水性能，且，制备过程中减少整理剂用量，则更有利于生物友好型长效超疏水面料的发展。

技术实现思路

1、有鉴于上述技术存在的缺点，本发明提供一种长效超疏水面料及其制备方法，以解决现有技术中存在的现有疏水面料耐久性差，不具备自清洁性，且使用长链含氟疏水整理剂，对环境危害大等问题。

2、为实现上述目的及相关目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供一种长效超疏水面料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)原料选取：选择至少两种热收缩率不同的疏水纤维为原料；

5、(2)纺丝、织造：将原料切片，熔融纺丝，制备放射型复合纤维并织造为面料；

6、(3)热处理：将面料在松弛状态下进行热处理，使得面料收缩，制备具有微米结构的乳突的面料；

7、(4)等离子刻蚀：将具有微米结构的乳突的面料进行等离子刻蚀，制备具有纳米结构和微米结构的微纳米双层结构的面料；

8、(5)改性：将微纳米双层结构的面料浸渍于疏水整理剂中，进行接枝改性，制备长效超疏水面料。

9、于本申请一实施例中，作为原料的疏水纤维之间的热收缩率的差异不低于5％。

10、于本申请一实施例中，步骤(2)中，放射型复合纤维为中空纤维和/或非中空纤维；

11、和/或，当原料为两种纤维时，放射型复合纤维截面结构中，两种纤维的份数为x与x，或x与(x+1)，其中x为大于3的正整数。

12、于本申请一实施例中，步骤(3)中，热处理温度为95～100℃；

13、和/或，热处理时间为15～20min。

14、于本申请一实施例中，步骤(4)等离子刻蚀为电子回旋共振等离子刻蚀。

15、于本申请一实施例中，步骤(5)中疏水整理剂为氟代聚丙烯酸酯乳液或含短链全氟己基链段的含氟聚氨酯。

16、于本申请一实施例中，步骤(5)中，疏水整理剂的质量浓度为1.5～2.5g/l；

17、和/或，浸渍时间为20～40s；

18、和/或，浸渍浴比为1：(10～40)。

19、于本申请一实施例中，步骤(2)熔融纺丝为熔融并列复合纺丝，且制备的面料为高支高密面料。

20、本发明第二方面提供一种根据上述长效超疏水面料的制备方法制备的长效超疏水面料。

21、于本申请一实施例中，面料表面具有微纳米双层结构和疏水膜。

22、本发明有益技术效果在于：

23、本发明模仿荷叶表面的微米级乳突结构、纳米绒毛结构和表面蜡状物，制备表面具有微纳米双层结构和疏水性蜡膜，且为生物友好型的长效超疏水面料。

24、本发明首先选取至少两种热收缩率不同的疏水纤维为原料，利用纤维成分收缩差异，进行热处理时，在纤维和面料表面形成微隆起，以获得高密微凸隆起结构，从而构建具有微米结构的乳突的面料。同时，本发明控制热收缩率的差异值，以提高构建微米结构的效率及面料尺寸稳定性。

25、本发明熔融并列复合纺丝制备包含中空和非中空两种结构的放射型复合纤维，利用中空结构，在进行热处理时，可促进纤维裂离，使面料内部结构相对蓬松，以进一步提高面料的保暖性和透气性。且，本发明控制两种疏水纤维的配比，进一步增大纤维截面的比表面积，当成分中任一高收缩疏水纤维收缩时，其易在纤维和面料表面形成微隆起，以提高疏水性能。

26、此外，本发明利用微波电子回旋共振等离子刻蚀技术，对具有微米结构的乳突的面料进行表面活化，利于后续接枝改性，并构建微纳米双层结构，获得纳米级绒毛结构，进一步提高疏水性。

27、本发明选用环境友好型的疏水整理剂对微纳米双层结构的面料进行表面接枝改性，引入短链的含氟官能团，降低表面能，减少对环境危害，提高耐水洗性能和疏水性能。

28、本发明在纺丝、热处理、等离子刻蚀和接枝改性的协同作用，制备超疏水面料，且具有长效性、自清洁功能和生物友好性。

29、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种长效超疏水面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的长效超疏水面料的制备方法，其特征在于，作为原料的所述疏水纤维之间的热收缩率的差异不低于5％。

3.根据权利要求1所述的长效超疏水面料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，放射型复合纤维为中空纤维和/或非中空纤维；

4.根据权利要求1所述的长效超疏水面料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，热处理温度为95～100℃；

5.根据权利要求1所述的长效超疏水面料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)等离子刻蚀为电子回旋共振等离子刻蚀。

6.根据权利要求1所述的长效超疏水面料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中疏水整理剂为氟代聚丙烯酸酯乳液或含短链全氟己基链段的含氟聚氨酯。

7.根据权利要求1所述的长效超疏水面料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，疏水整理剂的质量浓度为1.5～2.5g/l。

8.根据权利要求1所述的长效超疏水面料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中制备的面料为高支高密面料。

9.根据权利要求1～8任一项所述的长效超疏水面料的制备方法制备的长效超疏水面料。

10.根据权利要求9所述的长效超疏水面料，其特征在于，所述面料表面具有微纳米双层结构和疏水膜。

技术总结本发明属于纺织面料技术领域，提供一种长效超疏水面料及其制备方法，该方法包括选择至少两种热收缩率不同的疏水纤维为原料；将原料切片，熔融纺丝，制备放射型复合纤维并织造为面料，在松弛状态下进行热处理，制备具有微米结构的面料，然后进行等离子刻蚀，制备具有微纳米双层结构的面料；将微纳米双层结构的面料浸渍于疏水整理剂中，进行接枝改性，制备长效超疏水面料。本发明模仿荷叶表面的微米级乳突结构、纳米绒毛结构和表面蜡状物，制备表面具有微纳米双层结构和疏水膜，且为生物友好型的长效超疏水面料。技术研发人员：沈晶茹,宫怀瑞,徐良平,邢亚均受保护的技术使用者：罗莱生活科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12