一种无氟超疏水可调温纺织品的制备方法

本发明的技术方案涉及功能纺织品处理，尤其是涉及一种无氟超疏水可调温纺织品的制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术的快速发展，人们对可穿戴织物的需求已不再仅仅局限于简单的遮盖功能，而对织物的舒适度和功能性提出了更高的要求，这促使各种智能纺织品逐渐走向实际应用。超疏水可调温纺织品是一种具有特殊表面结构的纺织材料，其表面具有极高的疏水性，即水珠可以在其表面快速滑落而不被吸附。同时，这种织物还具有可调温功能，它可以在一定的温度范围内减缓温度波动，给人体提供舒适的微气候环境，提高人体在温度突变中的舒适度。这种织物在户外服装和防水设备上有着广泛的应用，例如户外运动服、军用服装和防水帐篷等。超疏水可调温双功能纺织品的发展开创了新型智能织物的先河，已经受到广泛的关注和研究。

2、相变材料具有在一定温度范围内改变其状态的能力。其在加热时会发生相变吸收能量，相反该能量可以在冷却过程中再次转移到环境中。将相变材料微囊化并引入纺织品已被研究者广泛研究。含有相变材料的纺织品会立即对环境温度以及身体不同部位的温度变化做出反应。当温度升高时，相变微胶囊会发生吸热反应，吸收周围热量并将能量存储在液化相变材料中，使纺织品升温滞后。当温度下降时，相变材料凝固，微胶囊释放之前储存的热能延缓降温(徐炎炎,侯琳,樊争科等.相变智能调温纺织品的发展现状[j].合成纤维,2023)。通过这样的相转换使得其在服装系统中可以调节从人体到环境的热通量，从而满足人体的热需求，为人体提供一个相对稳定的微气候环境。

3、智能纺织品的制备方法多种多样，目前已报道的有静电纺丝法、织物涂层法、热压法等(yunsheng fang,guorui chen,michael bick,et al.smart textiles forpersonalized thermoregulation[j].chemical society reviews,2021,50:9357-9374.)。这些方法有些价格昂贵、条件苛刻，有些设备复杂，制备过程繁冗，难以实现大规模制备。通过后整理的方法制备多功能纺织品可有效避免上述问题。

4、采用浸渍法制备过程简单，对设备要求低，浸渍均匀，易于大规模生产。例如，cn111905662a公开了一种与织物纤维结合力强的相变微胶囊材料及制备方法和应用。通过简便的浸轧法和化学键结合制备了一种与织物纤维结合力强的相变微胶囊。然而，相变织物长期暴露在自然环境，灰尘和雨水等环境因素会影响其相变能力和热循环稳定性，因此将改性的相变微胶囊乳液和防水剂作为整理液通过两步浸轧处理在纺织品表面，同时赋予纺织品储热调温和超疏水两种功能，双重增强相变微胶囊与织物基底之间结合牢度可以有效提升可调温织物的使用寿命。同时，氟化烷基化物等低表面能物质经常被用于防水领域，但这类持久性有机污染物对人体和环境会造成不可逆的危害。因此，开发一种耐久、无氟环保的超疏水可调温纺织品具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述问题，提供一种无氟超疏水可调温纺织品的制备方法。该方法利用聚多巴胺改性的相变微胶囊乳液在织物表面构建粗糙结构并赋予织物储热能力，并采用无氟防水剂乳液通过两步浸轧制备超疏水可调温纺织品；其中的聚多巴胺具有极强的粘附性，可避免二次浸渍产生的微球脱落问题。本发明制备过程简单，设备要求低，环保绿色，易于大规模生产，具有广阔的应用前景。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种无氟超疏水可调温纺织品的制备方法，该方法包括如下步骤：

4、(1)相变微胶囊乳液的改性：将相变微胶囊乳液、盐酸多巴胺、tris-盐酸盐混合均匀，通过氨水调节ph至8.0～9.0，常温搅拌20～30h后加水得到改性的相变微胶囊乳液；

5、其中，质量比为，相变微胶囊：盐酸多巴胺：tris-盐酸盐：水＝1～200：0.01～10：1～32：10～1000；相变微胶囊乳液的浓度为10～300g/l；

6、(2)无氟防水剂乳液的制备：配置浓度为1～200g/l的无氟防水剂乳液；

7、所述无氟防水剂为改性聚丙烯酸酯类防水剂、改性聚氨酯类防水剂、聚脲弹性体类防水剂、有机硅类防水剂的一种或几种；所述的无氟防水剂粒径在50～600nm；

8、(3)无氟超疏水可调温纺织品的制备：将织物基底首先在步骤(1)的改性相变微胶囊乳液中浸泡10s～10min后取出，在5～50mpa的压辊里轧一次，烘干后，再在步骤(2)的无氟防水剂乳液中浸泡10s～10min后取出，在5～50mpa的压辊里轧一次进行改性处理，将处理后的织物烘干，得到无氟超疏水可调温纺织品。

9、所述步骤(1)的相变微胶囊的壳层包括聚合物或无机氧化物的一种或杂化材料。

10、所述的聚合物为聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚苯胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯或聚氨酯；所述的无机氧化物为二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、氧化铝或二氧化钛；所述的杂化材料具体为聚苯乙烯/二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯/氧化铝、聚乙烯醇/二氧化钛或聚氨酯/氧化锌；

11、所述步骤(1)的相变微胶囊的核为工业石蜡、正十八烷、正二十烷、十二烷醇、十六烷醇、辛酸、硬脂酸、软脂酸或棕榈酸。

12、所述步骤(1)的相变微胶囊粒径为50nm～5um。

13、所述步骤(2)中，改性聚丙烯酸酯类为无氟防水剂cwr-8dc、cwr-abl或cwr-12；改性聚氨酯类为大金xf-5001、xf-5003或xf-5005无氟防水剂；聚脲弹性体类为x-splash、c6或pu-201；有机硅类防水剂为kf-96a、bs100或dx-908。

14、所述步骤(3)第一次烘干温度为80～120℃，第二次烘干温度为120～180℃，烘干时间为0.5～5min。

15、所述步骤(3)的织物基底为聚酯纤维、锦纶、涤棉、氨纶中的一种或混纺，或无纺布、熔喷布。

16、本发明具有的有益效果如下：

17、本发明提供的无氟超疏水可调温纺织品的制备方法将聚多巴胺改性的相变微胶囊乳液直接作为整理液，既为后续的超疏水处理提供了表面粗糙度，同时赋予了织物储热调温能力；聚多巴胺表面丰富的氨基和邻苯二酚基团使得其可以粘附在各种金属、聚合物表面，增强粗糙结构与织物基底以及无氟防水剂层的粘合性能，提高织物的耐久性，制备得到的无氟超疏水可调温纺织品在1000次橡胶轮磨损和30次耐皂洗循环后水接触角仍能保持在150°以上，而不含聚多巴胺的对比样仅能承受650次磨损和20次耐皂洗循环。

18、本发明提供的无氟超疏水可调温纺织品的制备方法中的防水剂均为乳液型无氟防水剂，不含有机溶剂和含氟试剂，还大大减少了制备工艺中对环境和人体的危害。

19、本发明提供的无氟超疏水可调温纺织品的制备方法采用浸渍法制备，制备过程简单，设备要求低，环保绿色，易于大规模生产，具有广阔的应用前景。

20、本发明提供的无氟超疏水可调温纺织品的制备方法中，织物兼具相变储热和超疏水双功能。织物最外层首先是防水剂涂层，在实际应用中可以有效抵抗尘土侵袭和雨水冲刷等，保护内侧相变微胶囊的调温功能稳定，延长无氟超疏水可调温纺织品的使用寿命，未加入超疏水涂层的织物在30次水洗和60个小时耐紫外线测试后温度滞后约为23～32s，而加入超疏水涂层的织物在30次水洗和60个小时耐紫外线测试后温度滞后为106～122s，说明超疏水涂层可以有效保护无氟超疏水可调温织物的相变能力。