一種超疏水天然纖維織物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超疏水天然纖維織物及其制備方法。在天然纖維織物的兩面涂有一層超疏水涂層。其制備方法包括：將基體織物清洗干凈，烘干，剪切成所需尺寸；制備碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體的混合液；將基體織物在碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體混合液中浸泡，去離子水和乙醇清洗，真空干燥，部分固化，自然冷卻至常溫，重復(fù)本過程至所需次數(shù)。本發(fā)明操作工藝簡(jiǎn)單，無需對(duì)天然纖維織物進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)處理和昂貴的儀器設(shè)備；通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體混合液中兩種組分的濃度，以及浸泡次數(shù)，即可得到不同超疏水性能的天然纖維織物；所得超疏水天然纖維織物具有很好的耐酸堿和有機(jī)溶劑性能，在軍工和戶外等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種超疏水天然纖維織物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超疏水材料及其制備方法，尤其涉及一種超疏水天然纖維織物及其制備方法。
【背景技術(shù)】 [0002]一般而言，超疏水材料具有優(yōu)異的自清潔能力，一滴水可以非常容易地從其表面滾下，進(jìn)而沖洗掉表面的灰塵和污潰。近幾年，這種功能性材料受到了廣泛的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，低的表面能和特殊的表面粗糙度是實(shí)現(xiàn)超疏水性能的兩個(gè)必要條件。隨后，許多具有自清潔能力的超疏水材料相繼得到報(bào)道。
[0003]盡管許多基礎(chǔ)研究已經(jīng)成功地在堅(jiān)硬的固體表面(比如常用的硅片、玻璃片和金屬表面等)形成超疏水涂層，但是這些基體從一定程度上限制了其大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。近期，織物表面超疏水涂層的制備引起了廣泛興趣。比如，Seeger，S.等采用氣相噴涂工藝將聚甲基硅倍半氧烷(POSS)納米線生長于織物表面，處理后樣品在保持原有力學(xué)性能的條件下取得了超疏水能力(Zimmermann, J.; Reifler, F.A.; Fortunato, G.; Gerhardt,L.-C.; Seeger, S.Advanced Functional Materials2QQS, 18, 3662.)。Lin, T.等米用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、氟化烷基硅烷(uorinated alkyl silane, FAS)和FAS修飾的二氧化硅納米粒子等，通過浸涂、固化的方法在聚酯織物表面制備了超疏水涂層(Zhou，
H.; Wang, H.; Niuj H.; Gestos， A.; Wang, X.; Lin, T.Advanced Materials2Q\2,24, 2409.)。盡管目前文獻(xiàn)報(bào)道的方法取得了很好的超疏水效果，然而這些方法大多需要復(fù)雜的化學(xué)處理工藝或昂貴的儀器設(shè)備。因此，如何采用簡(jiǎn)單有效的方法制備超疏水材料已經(jīng)成為該領(lǐng)域的重要研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種超疏水天然纖維織物及其制備方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
一、一種超疏水天然纖維織物:
在天然纖維織物的兩面涂有一層超疏水涂層；所述天然纖維織物是棉和麻類植物纖維織物；所述超疏水涂層是指由碳納米管和苯并噁嗪樹脂構(gòu)成的多層多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0006]所述苯并噁嗪樹脂，是含有3，4- 二氫-3-取代基-2H-1，3_苯并噁嗪結(jié)構(gòu)的苯并噁嗪樹脂單體經(jīng)加熱固化交聯(lián)而成的聚合物。
[0007]所述多層多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是由側(cè)壁吸附有苯并噁嗪樹脂的碳納米管任意取向且多層堆疊而成的。
[0008]二、一種超疏水天然纖維織物的制備方法，包括以下步驟::
1)用洗滌劑將天然纖維織物在去離子水中清洗干凈，烘干，然后剪切成所需尺寸；
2)將干的碳納米管粉末在有機(jī)溶劑中超聲f24h至分散均勻，形成濃度為0.5^1.5mg/mL的懸浮液；加入苯并噁嗪樹脂單體粉末，將其濃度調(diào)整為f 10mg/mL，繼續(xù)超聲f 24h，形成碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體的混合液；
3)將步驟I)中剪切好的基體織物在步驟2)中形成的碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體混合液中浸泡5~30min，去離子水清洗3次，乙醇清洗I次；50°C下真空干燥0.5~2h，80°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱5~30min ;13(Tl90°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱固化5~30min，自然冷卻至常溫；重復(fù)本步驟5~30次，直到所需次數(shù)為止。
[0009]步驟2)中所述的有機(jī)溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二氧六環(huán)或乙酸乙酯。
[0010]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是::
本發(fā)明操作工藝簡(jiǎn)單，無需對(duì)天然纖維織物進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)處理，無需昂貴的儀器設(shè)備；通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體混合液中兩種組分的濃度，以及浸泡次數(shù)，即可得到不同超疏水性能的天然纖維織物；所得超疏水天然纖維織物具有很好的耐酸堿和有機(jī)溶劑性能，在軍工和戶外等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明超疏水天然纖維織物結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是實(shí)施例1制備的超疏水苧麻纖維織物表面形貌掃描電鏡照片。
[0013]圖中:1、天然纖維織物，2、超疏水涂層。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]如圖1所示，在天然纖維織物I的兩面涂有一層超疏水涂層2 ;所述天然纖維織物是棉和麻類植物纖維織物；所述超疏水涂層2是指由碳納米管和苯并噁嗪樹脂構(gòu)成的多層多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0016]所述苯并噁嗪樹脂，是含有3，4- 二氫-3-取代基-2H-1，3_苯并噁嗪結(jié)構(gòu)的苯并噁嗪樹脂單體經(jīng)加熱固化交聯(lián)而成的聚合物。
[0017]所述多層多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是由側(cè)壁吸附有苯并噁嗪樹脂的碳納米管任意取向且多層堆疊而成的。
[0018]實(shí)施例1:
1)用洗滌劑將苧麻纖維織物在去離子水中清洗干凈，烘干，然后剪切成50mmX200mm大小的布條；
2)將干的碳納米管粉末在N，N-二甲基甲酰胺中超聲Ih至分散均勻，形成濃度為Img/mL的懸浮液；加入苯并惡嗪樹脂單體粉末,將其濃度調(diào)整為lmg/mL,繼續(xù)超聲Ih,形成碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體的混合液；
3)將清洗干凈的苧麻纖維織物布條在碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體混合液中浸泡IOmin,去離子水清洗3次，乙醇清洗I次；50°C下真空干燥0.5h，80°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱30min ;160°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱lOmin，自然冷卻至常溫；重復(fù)本過程20次，得到目標(biāo)樣品。
[0019]測(cè)試結(jié)果表明，處理后苧麻纖維織物表面與水的靜態(tài)接觸角為152±2°。圖1是超疏水天然纖維織物結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是超疏水苧麻纖維織物的表面形貌掃描電鏡照片。[0020]實(shí)施例2:
1)用洗滌劑將棉纖維織物在去離子水中清洗干凈，烘干，然后剪切成50mmX200mm大小的布條；
2)將干的碳納米管粉末在四氫呋喃中超聲24h至分散均勻，形成濃度為1.5mg/mL的懸浮液；加入苯并n惡嗪樹脂單體粉末，將其濃度調(diào)整為5mg/mL,繼續(xù)超聲24h,形成碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體的混合液；
3)將清洗干凈的苧麻纖維織物布條在碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體混合液中浸泡30min,去離子水清洗3次，乙醇清洗I次；50°C下真空干燥lh，80°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱15min ;190°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱5min，自然冷卻至常溫；重復(fù)本過程5次，得到目標(biāo)樣品。
[0021]測(cè)試結(jié)果表明，處理后苧麻纖維織物表面與水的靜態(tài)接觸角為151±1°。
[0022]實(shí)施例3:
1)用洗滌劑將苧麻纖維織物在去離子水中清洗干凈，烘干，然后剪切成50mmX200mm大小的布條；
2)將干的碳納米管粉末在丙酮中超聲12h至分散均勻，形成濃度為0.5mg/mL的懸浮液；加入苯并噁嗪樹脂單體粉末，將其濃度調(diào)整為10mg/mL，繼續(xù)超聲12h，形成碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體的混合液；
3)將清洗干凈的苧麻纖維織物布條在碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體混合液中浸泡5min，去離子水清洗3次，乙醇清洗I次；50°C下真空干燥2h，80°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱5min ；130°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱30min，自然冷卻至常溫；重復(fù)本過程30次，得到目標(biāo)樣品。
[0023]測(cè)試結(jié)果表明，處理后苧麻纖維織物表面與水的靜態(tài)接觸角為152±2°。
[0024]上述實(shí)施例僅用來解釋本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)做出的任何等效變化或修飾，都視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超疏水天然纖維織物，其特征在于:在天然纖維織物的兩面涂有一層超疏水涂層；所述天然纖維織物是棉和麻類植物纖維織物；所述超疏水涂層是指由碳納米管和苯并噁嗪樹脂構(gòu)成的多層多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水天然纖維織物，其特征在于:所述苯并噁嗪樹脂，是含有3，4- 二氫-3-取代基-2H-1，3-苯并噁嗪結(jié)構(gòu)的苯并噁嗪樹脂單體經(jīng)加熱固化交聯(lián)而成的聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水天然纖維織物，其特征在于:所述多層多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是由側(cè)壁吸附有苯并噁嗪樹脂的碳納米管任意取向且多層堆疊而成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水天然纖維織物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)用洗滌劑將天然纖維織物在去離子水中清洗干凈，烘干，然后剪切成所需尺寸； 2)將干的碳納米管粉末在有機(jī)溶劑中超聲f24h至分散均勻，形成濃度為0.5^1.5mg/mL的懸浮液；加入苯并噁嗪樹脂單體粉末，將其濃度調(diào)整為f 10mg/mL，繼續(xù)超聲f 24h，形成碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體的混合液； 3)將步驟I)中剪切好的基體織物在步驟2)中形成的碳納米管和苯并噁嗪樹脂單體混合液中浸泡5~30min，去離子水清洗3次，乙醇清洗I次；50°C下真空干燥0.5~2h，80°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱5~30min ;13(Tl90°C下鼓風(fēng)烘箱中加熱固化5~30min，自然冷卻至常溫；重復(fù)本步驟5~30次，直到所需次數(shù)為止。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超疏水天然纖維織物的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述的有機(jī)溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃 、二氧六環(huán)或乙酸乙酯。
【文檔編號(hào)】D06M15/37GK103614915SQ201310506490
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】張濤, 陳飛 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)