一种无氟环保超疏水纺织品的制备方法

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环保超疏水纺织品的制备方法。

背景技术：

1、随着社会经济的不断发展和人们生活水平的提高，衣食住行中的“衣”已不单单局限于发挥御寒保暖的作用，各种附加的功能应运而生。其中，基于仿生结构制备的超疏水材料受到广泛关注。研究表明，荷叶之所以“出淤泥而不染”主要归因于其表面分级微纳米结构的乳突以及低表面能的物质。通过在纺织品表面构建粗糙结构和低表面能物质可以赋予其超疏水性能，这种超疏水织物在家庭、服装、自清洁和工业油水分离方面的非凡潜力(huiliu,yandong wang,jianying huang,et al.superamphiphobicity:bioinspiredsurfaces with superamphiphobic properties:concepts,synthesis,and applications[j].advanced functional materials,2018,28:1870123.)。

2、众所周知，适当的表面粗糙度和表面化学性质的结合对于制备超疏水表面至关重要。纳米粒子功能化是在衬底上产生纳米级粗糙度的重要方法。目前研究最广泛的纳米颗粒主要是纳米二氧化硅、硅纳米丝、碳纳米管、碳纳米纤维等(zonglin chu and stefanseeger.superamphiphobic surfaces[j].chemical society reviews,2014,43:2784-2798.)。而低表面能材料主要是氟化小分子或大分子的功能化。在以往的研究中，在纺织品表面开发具有分级粗糙结构的超疏水织物的代表性方法包括浸干涂层、喷涂、层自组装、层化学气相沉积、层溶胶-凝胶法(廖晓凤.功能性超疏水织物的制备及其应用研究[d].华南理工大学,2020.)。然而，上述研究大多通过复杂工艺制备，并且通常使用昂贵的仪器，含大量有机溶剂甚至有毒的含氟试剂，对人体和环境都造成了极大的危害，这极大地阻碍了产品向市场的转移。fan等人(jianyu chen,luhan yuan,chu shi,et al.washable andwear-resistant superhydrophobic textileswith self-cleaning ability[j].acsapplied materials&interfaces.2021,13,18142-18151.)报道了一种简单有效的方法来制备可穿着和易清洁的超疏水纺织品。通过浸渍法将三种粒径不同的亚微米二氧化硅粒子沉积在棉织物表面,构建出类似荷叶的层次凸起结构，并通过聚二甲基硅氧烷(pdms)低表面能改性实现了超疏水效果。但通过二氧化硅等无机纳米粒子提高表面粗糙度仍需要溶剂、离心干燥等繁冗环节，且使用pdms作为防水剂通常也需要大量溶剂。此外，二氧化硅微球与布料的粘附性仍然不够牢固，在第二次浸渍时纤维表面的纳米粒子容易脱落，导致表面粗糙度下降，而一次浸渍法纳米粒子的附着量不易控制。海洋贻贝具有可以附着在几乎所有类型的无机和有机表面上的非凡能力，由于其分泌多巴胺可自聚合成具有超强粘附性的聚多巴胺。因此，本发明受到启示，旨在开发一种环保绿色、价格低廉、工艺简便的耐久性纺织品超疏水整理方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种无氟环保超疏水纺织品的制备方法。该方法通过浸轧法，利用聚多巴胺改性的聚合物微球提升织物表面的粗糙度，并通过无氟防水剂乳液改性制备无氟超疏水织物。本发明提供的无氟环保超疏水纺织品的制备方法可大规模生产、制备工艺简单、环保绿色，具有广阔的应用前景。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种无氟环保超疏水纺织品的制备方法，该方法包括如下步骤：

4、(1)乳液a配置：将聚合物微球乳液、盐酸多巴胺、tris-盐酸盐混合，通过氨水调节ph至8.0～9.0，常温搅拌20～30h后加水，得到乳液a；

5、其中，质量比为，聚合物微球：盐酸多巴胺：tris-盐酸盐＝1～100：0.01～10：0.1～32；乳液a中聚合物微球的浓度为0.5～100g/l；

6、所述含有聚合物微球的乳液为聚丙烯酸酯类乳液、聚苯乙烯乳液、酚醛树脂微球乳液、聚氨酯微球乳液的一种或几种，浓度为5～300g/l；

7、所述的聚丙烯酸酯类乳液为聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚甲基丙烯酸乙酯乳液或聚甲基丙烯酸丁酯乳液，微球粒径为50～1000nm；

8、(2)乳液b配置：配置浓度为1～200g/l的无氟防水剂乳液，即乳液b；

9、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50～700nm；

10、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、bs 100或dx-908；

11、(3)将织物基底首先在步骤(1)的乳液a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)的乳液b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，得到无氟环保超疏水织物。

12、步骤(3)所述织物基底为涤纶、氨纶、锦纶、腈纶、芳纶、真丝、羊毛、涤棉、棉织物、无纺布、熔喷布中的一种或混纺织物。

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

14、本发明的有益效果为：

15、本发明提供的无氟环保超疏水纺织品的制备方法利用改性后的多种粒径且易得的聚合物微球乳液，聚多巴胺是一种仿贻贝涂层，利用聚多巴胺表面改性的聚合物微球在织物表面构建微纳米粗糙结构，聚多巴胺中高含量的氨基和邻苯二酚基团确保了微球与织物基底之间的牢固粘附力，使其拥有持久的附着力，避免二次浸渍普遍存在的微球脱落问题，从而增强织物的机械耐久性。如实施例1制备的无氟环保超疏水纺织品可以承受30次的耐洗循环，而未进行聚多巴胺改性的对照样仅能承受20次耐洗循环。

16、本发明提供的无氟环保超疏水纺织品的制备方法中的聚合物乳液以聚合物单体为原料，通过乳液聚合制备而成，不含有机溶剂，易于大规模生产。

17、本发明提供的无氟环保超疏水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，若将有机溶剂(以乙酸乙酯为例)全部替换为纯净水，每吨乳液成本大约降低3950元，还大大减少了制备工艺中对环境和人体的危害。

18、本发明提供的无氟环保超疏水纺织品的制备方法中的防水剂均为乳液型无氟防水剂，且只需要加入低浓度的防水剂就可达到超疏水效果，有效解决了防水剂过多布面变硬以及手抓痕的问题。

19、本发明提供的无氟环保超疏水纺织品的制备方法中，通过改变乳液a和乳液b的比例可以有效调控纺织品的疏水效果，有效提升了织物的超疏水性能。

20、本发明提供的无氟环保超疏水纺织品的制备方法可大规模生产、制备工艺简单、环保绿色，具有广阔的应用前景。