CN104878592B - 一种单面超疏水棉织物的整理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单面超疏水棉织物的整理方法，利用泡沫整理技术制备硅溶胶泡沫整理剂和水性含氟聚丙烯酸拒水泡沫整理剂，并将它们依次均匀刮涂于棉织物表面，保持低的带液率，控制整理剂仅在棉织物的单面，不发生渗透，然后气蒸—焙烘—水洗，在棉织物一面形成涂层，使织物在其单面粗糙化，并大幅降低棉织物表面自由能，赋予棉织物单面超疏水性。经过多次水洗，仍有较好的疏水效果，是一种实用的、环保、高效的棉织物单面超疏水整理方法；本发明操作方便，用水少，工艺简单，能耗低；本发明棉织物的带液量很低，适用于不平整的厚重棉织物的单面拒水整理，制备单面超疏水的棉织物，满足人们对功能性和舒适性的特殊要求，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纺织品功能整理的领域，特别涉及一种单面超疏水棉织物的制备方法。
背景技术
棉织物具有良好的吸湿性和透气性，穿着舒适，手感较柔软，光泽柔和、质朴、富有自然美感；其保暖性和染色性亦好。因此，受到广大消费者的青睐。但是棉织物吸湿和亲水性能好，极易被水润湿，也易被油沾污，给其穿着和使用带来不便。因此有必要对棉织物进行疏水整理。近来，采用二氧化硅、二氧化钛和氧化锌等无机纳米颗粒构筑粗糙微结构，再通过化学表面改性成功地赋予各种基材疏水功能。其主要原理是利用“荷叶效应”通过溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、相分离法等方法制备纳米颗粒整理在织物表面，获得疏水纺织品。但是，大多数商业或实验室制备的疏水纺织品是典型的双面疏水，其严重影响棉织物的手感、舒适性及安全性，且有些方法繁琐、条件苛刻、耐久性不高。因此，具有正反表面亲水性异性（一面具有疏水性，另一面保留固有亲水性）的织物受到研究者们的广泛关注。疏水表面能够拒水、拒油、自清洁；而亲水性的表面保留其优异的固有性能，如柔软、透气、舒适和低刺激性等。
目前，可以通过物理处理和化学整理的方法得到两表面亲水性具有不对称性的纺织品。物理的方法可以通过控制织造过程中的不同种类的纱线和规律，实现多层结构，每层包含的纱线或者纤维的结构不同（吸湿和亲水性不同），得到具有两表面亲水性异性的材料。但是，此方法需要特殊结构纱线，且织造工艺复杂。另一种是通过数码印花的方式，将具有疏水性的整理剂单面喷在织物表面，但是效率低下，很难产业化。化学整理的方法一般是将整理剂通过轧-焙-烘的工艺进行，设备简单，操作方便。但是由于棉织物具有多孔、不平整结构和高吸湿性，很难保证是单面超疏水性整理。因此，开发具有疏水、亲水双面异性棉织物迫在眉睫。泡沫整理技术用部分空气代替液相水，由于具有很低的带液率，更加适合单面整理多孔结构的纺织品，且用水少，能耗低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单面超疏水棉织物的制备方法。该整理方法操作方便，工艺简单，可操作性好；且该方法低给液、高节能，适用于不平整的厚重棉织物的单面拒水整理，制备单面超疏水棉织物，满足人们对功能性和舒适性的特殊要求。疏水表面能够拒水、拒油、自清洁；而亲水性的表面保留其优异的固有性能，如柔软、吸湿、舒适和低刺激性等。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种单面超疏水棉织物的整理方法，步骤如下：
（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；
（2）将3wt %、pH为3.5~4.5的硅溶胶、Gemini表面活性剂和稳定剂混合均匀，并高速搅拌制备得到泡沫硅溶胶整理剂；
（3）将5-10
wt %水性氟碳改性聚丙烯酸、Gemini表面活性剂和稳定剂混合均匀，并高速搅拌制备得到泡沫水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；
（4）将步骤（2）制备得到的泡沫硅溶胶整理剂均匀刮涂于步骤（1）预调湿处理后的棉织物单面，然后100℃气蒸5min，润洗至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；
（5）再于步骤（4）中同一棉织物单面均匀刮涂泡沫水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂，100℃气蒸5min，焙烘、水洗，得单面超疏水棉织物。
所述Gemini表面活性剂为烷基二苯醚二磺酸钠或含酯基双根季铵盐表面活性剂。
所述稳定剂为聚丙烯酰胺或吐温80。
所述步骤（2）中硅溶胶的用量为5g/L，Gemini表面活性剂的用量为2-4g/L，稳定剂的用量为1 g/L，其中硅溶胶的制备方法如下：将正硅酸乙酯、去离子水和乙醇按体积比1:2:2机械搅拌混合至溶液澄清，用冰乙酸调pH至3.5~4.5，用水稀释后得到稳定分散的硅溶胶整理剂。
所述步骤（3）中水性氟碳改性聚丙烯酸的用量为5-8g/L，Gemini表面活性剂的用量为2-4g/L，稳定剂的用量为1 g/L，其中水性氟碳改性聚丙烯酸制备方法如下：将含氟聚丙烯酸酯加入稀氨水溶液（含氟聚丙烯酸酯和稀氨水溶液的体积比为1:30~70）中得到混合液，加入氧化剂（硫酸钾、双氧水或高锰酸钾中的至少一种）搅拌至溶液澄清，然后滴加渗透剂（耐碱渗透剂AEP或耐碱渗透剂OEP-70），得到含氟聚丙烯酸整理剂，氧化剂的浓度为8~12g/L，渗透剂的浓度为0.8~1g/L。
所述步骤（2）和步骤（3）中高速搅拌的转速为3000-5000转/分。
所述步骤（4）中烘干温度为145-155℃，烘干时间为3~5min。
所述步骤（5）中焙烘温度为160-170℃，焙烘时间为3~5min。
棉织物单面超疏水整理示意图如图2所示。棉的基本组成物质为纤维素，其分子是由许多葡萄糖分子脱水缩合而成的线性大分子。纤维素分子中的羟基是疏水整理的基础。二氧化硅水溶胶容易制备，具有良好的水溶性，能够通过Gemini表面活性剂制备泡沫整理剂，利用泡沫技术涂覆于织物表面，赋予织物粗糙的表面。水性氟碳改性聚丙烯酸拒水泡沫整理剂，可以通过同样的方法刮涂于织物表面，形成一层以含氟基团组成的疏水层，赋予织物良好的疏水性。
本发明的有益效果：（1）本发明利用泡沫整理技术制备硅溶胶泡沫整理剂和水性含氟聚丙烯酸拒水泡沫整理剂，并将它们依次均匀刮涂于棉织物表面，保持低的带液率，控制整理剂仅在棉织物的单面，不发生渗透，然后气蒸—焙烘—水洗，在棉织物一面形成涂层，使织物在其单面粗糙化，并大幅降低棉织物表面自由能，赋予棉织物单面超疏水性。经过多次水洗，仍有较好的疏水效果，是一种实用的、环保、高效的棉织物单面超疏水整理方法；（2）本发明操作方便，用水少，工艺简单，能耗低；（3）本发明棉织物的带液量很低，适用于不平整的厚重棉织物的单面拒水整理，制备单面超疏水的棉织物，满足人们对功能性和舒适性的特殊要求，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明泡沫刮涂装置结构示意图。
图2为本发明棉织物单面超疏水整理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例的单面超疏水棉织物的整理方法，步骤如下：
（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；
（2）将3wt
%pH=4.5的硅溶胶、2g/L 烷基二苯醚二磺酸钠、1g/L聚丙烯酰胺稳定剂、自来水均匀混合，并于3000转/min高速搅拌制备泡沫硅溶胶整理剂；
（3）将5wt %水性氟碳改性聚丙烯酸、2g/L含酯基双根季铵盐表面活性剂、1g/L聚丙烯酰胺稳定剂、自来水均匀混合，并于3000转/min高速搅拌制备水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；
（4）将棉织物6固定在金属滚筒收集装置5上，将所制备的硅溶胶泡沫整理剂注入盛放容器1中，通过容器上端活塞杆抽压活塞2控制泡沫3的挤出量（如图1所示）；刮刀4控制表面泡沫整理剂的量，通过调节压力，确保表面泡沫分散均匀，首先涂覆连续的硅溶胶整理剂，100℃气蒸5min，然后润洗3次至中性，150℃焙烘3min、调湿，控制回潮率在8±0.5%；
（5）按照步骤（4）的方法，再于同一表面均匀刮涂水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂，100℃气蒸5min，160℃焙烘3min、水洗，得到单面超疏水棉织物。
实施例2
本实施例的单面超疏水棉织物的整理方法，步骤如下：
（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；
（2）将3wt
%pH=3.5的硅溶胶、3g/L Gemini表面活性剂、1g/L聚丙烯酰胺稳定剂、自来水均匀混合，并于4000转/min高速搅拌制备泡沫硅溶胶整理剂；
（3）将8 wt
%水性氟碳改性聚丙烯酸、3g/L Gemini表面活性剂、1g/L聚吐温80稳定剂、自来水均匀混合，并于4000转/min高速搅拌制备水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；
（4）将所制备泡沫整理剂均匀刮涂于预调湿棉织物单面，然后100℃气蒸5min，然后润洗3次至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；
（5）再于同一表面均匀刮涂水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂，100℃气蒸5min，170℃焙烘3min、水洗，得到单面超疏水棉织物。
实施例3
本实施例的单面超疏水棉织物的整理方法，步骤如下：
（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；
（2）将3wt
%pH=4的硅溶胶、4g/L Gemini表面活性剂、1g/L稳定剂、自来水均匀混合，并于5000转/min高速搅拌制备泡沫硅溶胶整理剂；
（3）将10 wt
%水性氟碳改性聚丙烯酸、4g/L Gemini表面活性剂、1g/L稳定剂、自来水均匀混合，并于5000转/min高速搅拌制备水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；
（4）将所制备泡沫整理剂均匀刮涂于预调湿棉织物单面，然后100℃气蒸5min，然后润洗3次至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；
（5）再于同一表面均匀刮涂水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂，100℃气蒸5min，180℃焙烘3min、水洗，得到单面超疏水棉织物。
实施例1~3整理得到的单面超疏水棉织物接触角的测试结果如下表：
从表中可以看出，实施例1~3中未整理的棉织物表面接触角测试中，液滴滴上去之后很快消失，接触角接近0°。经过单面泡沫双重整理的一面，表面接触角可以达到144°以上，甚至超过150°，且水洗后仍具有接近135°的表面接触角，具有良好的疏水性和牢度。能够满足人们对于面料舒适性和拒水性的要求。
Claims (5)
1.一种单面超疏水棉织物的整理方法，其特征在于步骤如下：
（1）将棉织物进行预调湿处理，控制回潮率在8±0.5%；
（2）将3wt %、pH为3.5~4.5的硅溶胶、Gemini表面活性剂和稳定剂混合均匀，并高速搅拌制备得到泡沫硅溶胶整理剂；
（3）将5-10 wt %水性氟碳改性聚丙烯酸、Gemini表面活性剂和稳定剂混合均匀，并高速搅拌制备得到泡沫水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂；
（4）将步骤（2）制备得到的泡沫硅溶胶整理剂均匀刮涂于步骤（1）预调湿处理后的棉织物单面，然后100℃气蒸5min，润洗至中性，烘干、调湿，控制回潮率在8±0.5%；
（5）再于步骤（4）中同一棉织物单面均匀刮涂泡沫水性氟碳改性聚丙烯酸整理剂，100℃气蒸5min，焙烘、水洗，得单面超疏水棉织物；
所述Gemini表面活性剂为烷基二苯醚二磺酸钠或含酯基双根季铵盐表面活性剂；
所述稳定剂为聚丙烯酰胺或吐温80；
所述步骤（2）中硅溶胶的用量为5g/L，Gemini表面活性剂的用量为2-4g/L，稳定剂的用量为1 g/L。
2.根据权利要求1所述的单面超疏水棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（3）中水性氟碳改性聚丙烯酸的用量为5-8g/L，Gemini表面活性剂的用量为2-4g/L，稳定剂的用量为1 g/L。
3.根据权利要求1所述的单面超疏水棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（3）中高速搅拌的转速为3000-5000转/分。
4.根据权利要求1所述的单面超疏水棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（4）中烘干温度为145-155℃，烘干时间为3~5min。
5.根据权利要求1所述的单面超疏水棉织物的整理方法，其特征在于：所述步骤（5）中焙烘温度为160-170℃，焙烘时间为3~5min。
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