一种超疏水织物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超疏水织物及其制备方法。以氟烷基芳香胺为反应单体，亚硝酸钠为重氮化试剂，在稀酸溶液中经低温重氮化制得芳香胺重氮盐；在化学还原剂的作用下把重氮盐还原成含氟芳香自由基；重氮自由基单体在天然织物纤维上进行单电子自由基引发聚合反应，制得一种纤维表面糙化的超疏水织物。本发明专利技术织物处理在室温下接枝聚合完成，生产工艺条件温和，避免了电化学还原对设备要求高及可能的潜在危险，产品制备工艺简单及操作安全。作为以化学接枝得到的超疏水织物，纤维表面涂层以共价键与纤维结合，具有优异的牢度，且不影响织物的服用性能，解决了通过涂层等方法获得超疏水织物牢度差的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水织物及其制备方法
本专利技术涉及一种超疏水织物及其制备方法，具体涉及一种含氟烷基芳香胺通过重氮自由基共价键接枝聚合的方法，及对纤维表面改性制备的超疏水织物，属于特种功能性纺织品及其制备

技术介绍
目前对于纺织品拒水整理，除了传统方法直接以含氟聚丙烯酸酯乳液整理织物以外，还有开环聚合（ROP）、辐射诱导（γ射线、紫外线及等离子体）、原子转移自由基聚合（ATRP）及涂层等处理方法。其中，传统方法中合成含氟聚丙烯酸酯乳液，在对织物进行后整理，可以赋予处理织物良好的拒水效果和高接触角（一种织物拒水拒油整理剂及其制备方法，专利号:ZL201510046236.3），然而，这些方法得到的整理织物整理耐久性和耐皂洗性一般都较差。对纤维直接进行化学改性可提供辐射诱导、ATRP等处理方法是直接对织物中纤维进行化学改性，这些方法可提供改性剂与纤维之间的化学键合，往往处理效果持久，但存在着操作难度大、工艺复杂、设备要求苛刻，成本高且容易损伤纤维的问题。众所周知，影响纤维润湿性能的两个主要因素为：纤维表面的化学组成成份和表面微观结构形貌。只有当纤维表面具有可控的糙化形貌，结合低表面能物质包裹覆盖作用，纤维和织物方能提供超过150°对水接触角和小于10°对水滚动角，也才能获得超疏水性能。此时，水滴在材料表面很容易滚动，表现出“荷叶效应”；污垢灰尘等杂质则很容易被滚动的水滴吸附带走表现出自清洁抗污能力，此类功能织物的制备及表面性能研究在工业和学术上都获得了广泛的关注。然而，织物涂层处理会影响织物原有的手感、透气性等性能。
技术实现思路
本专利技术将重氮自由基共价接枝聚合法用于天然纤维材料表面改性，公开了一种超疏水织物及其制备方法，制备时使含氟烷基芳香基在纤维表面接枝聚合；通过控制处理工艺，在保证织物（或纤维）的强力、透气性、白度，以及服用性能等不受影响的前提下，含氟烷基芳基接枝链产生二级糙化结构，从而获得超疏水功能织物。针对目前超疏水织物所普遍存在的耐久牢度不理想的问题，本专利技术利用芳香胺类重氮还原之后的单电子自由基，与天然纤维上发生均裂形成的自由基之间形成共价键键合，从而提高超疏水织物的耐久牢度。实现本专利技术目的的技术方案是：利用含氟烷基芳香基自由基单体与天然纤维之间通过单电子自由基共价接枝聚合，生产一种表面糙化的超疏水纤维织物；织物处理是通过重氮自由基单电子芳香聚合完成，制备时含氟烷基芳香基在纤维表面接枝聚合产生二级糙化结构，由此获得超疏水功能织物。具体的，本专利技术公开了一种超疏水织物，包括织物纤维以及纤维表面接枝的化学结构，所述化学结构如下：超疏水织物可如下表示：其中，n=3~50；R1=H，-CF3，-C2F5，-C4F9或-C6F13；R2=-CF3，-C2F5，-C4F9或-C6F13。本专利技术公开了上述超疏水织物的制备方法，包括如下步骤：（1）重氮化：含氟烷基苯胺单体在亚硝酸钠的稀酸溶液中进行重氮化形成含氟烷基苯重氮盐；（2）还原：含氟烷基苯重氮盐在还原剂的作用下转变为含氟烷基苯自由基单体；（3）共价接枝聚合：使含氟烷基苯自由基单体与织物纤维上的自由基进行原位单电子自由基共价接枝聚合反应，得到超疏水织物。进一步的，原位单电子自由基共价接枝聚合反应结束后水洗、烘干，制得一种纤维表面糙化的超疏水织物。本专利技术中，织物为棉、麻、毛、丝单纺或者混纺织物，织物中纤维为棉、麻、毛、丝中的一种或几种。所述超疏水织物表面具有微米/纳米二级糙化结构，该糙化结构由含氟烷基芳基自由基共价接枝聚合物链先形成纳米级细颗粒，纳米级细颗粒继续簇集形成微米颗粒。本专利技术中，步骤（1）中，重氮化反应的温度为-20~45℃，最好为-5~5℃；重氮化反应的时间为0.1~24h，最好为0.5~5h。步骤（2）中，还原反应的温度为5~45℃，最好为室温；还原反应的时间为1~48h，优选3~20h。步骤（3）中，聚合反应的时间为1~120h，最好为36~60h；聚合反应的温度为室温。含氟烷基苯胺单体的化学结构式如下：取代基如上。本专利技术公开的上述超疏水织物的制备方法，具体步骤如下：（1）重氮化：以亚硝酸钠和含氟烷基苯胺单体按照1.1:1摩尔比作为反应单体，先把亚硝酸钠在低温条件下加入稀酸溶液中搅拌溶解，再加入含氟烷基苯胺，搅拌，生成含氟烷基苯重氮盐；（2）还原：将化学还原剂加入上述含氟烷基苯重氮盐溶液中，室温反应，把含氟烷基苯重氮盐还原成含氟烷基苯自由基单体；（3）共价接枝聚合：将织物加入到含氟烷基苯自由基单体反应溶液中，含氟烷基苯自由基单体在天然纤维上进行单电子自由基引发生成自由基并通过原位自由基共价接枝聚合反应；反应结束后取出改性后的织物，放入水中洗涤，再干燥后得到超疏水织物。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案其有益效果在于：1、本专利技术利用含氟烷基苯胺的芳香重氮自由基共价接枝聚合的方法对纤维进行表面改性整理，从而赋予超疏水织物优异的耐久牢度，解决了常规涂层通过物理作用固着织物而牢度差的问题；这一点对于开发一种新型超疏水织物及提高其服用性能而言具有非常重要的意义。2、含氟烷基苯胺共价接枝的聚合度大小可控，其纤维表面接枝的粗糙度具有二级结构，且粗糙度和结构可控；3、所采用的氟烷基苯胺单体中，氟烷基为短碳链氟烷基，与长碳链氟烷烃类材料不易降解相比，本专利技术提供超疏水功能主要通过调控纤维表面糙化结构来实现，得到的疏水材织物不仅具有价格低廉的优势，提供的处理方法还是一种环保的超疏水织物制备手段；4、超疏水织物的制备方法为“一浴法”，反应介质为稀酸溶液，反应条件为低温和室温，制备工艺简单、条件温和，易于工业化生产和推广。附图说明图1是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合整理织物皂洗后扫描电子显微镜（SEM）图，纤维表面由含氟烷基芳基聚合物链形成了二级糙化结构，且皂洗稳定，具有耐久性。图2是实施例一制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合整理织物皂洗后接触角测试图，测得织物对水接触角为150.2°，处理织物超疏水。图3是实施例二制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合整理织物皂洗后扫描电子显微镜（SEM）图，纤维表面由含氟烷基芳基聚合物链形成了二级糙化结构，且皂洗稳定，具有耐久性。图4是实施例二制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合整理织物皂洗后接触角测试图，测得接触角为150.5°，处理织物超疏水。图5是实施例三制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合整理织物皂洗后扫描电子显微镜（SEM）图，纤维表面由含氟烷基芳基聚合物链形成了明显的二级糙化结构，且皂洗稳定，具有耐久性；其中右上插图为实施例三制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合整理织物皂洗后接触角测试图，测得接触角为164.0°，处理织物超疏水。图6是实施例四制备得到的含氟烷基自由基接枝聚合整理织物扫描电子显微镜（SEM）图，纤维表面由含氟烷基芳基聚合物链形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水织物，包括织物纤维以及纤维表面接枝的化学结构，所述化学结构如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种超疏水织物，包括织物纤维以及纤维表面接枝的化学结构，所述化学结构如下：



其中，n=3~50；R1=H，-CF3，-C2F5，-C4F9或-C6F13；R2=-CF3，-C2F5，-C4F9或-C6F13。


2.根据权利要求1所述超疏水织物，其特征在于，所述超疏水织物表面具有微米/纳米二级糙化结构。


3.根据权利要求1所述超疏水织物，其特征在于，所述超疏水织物的制备方法包括如下步骤：
（1）含氟烷基苯胺单体在亚硝酸钠的稀酸溶液中进行重氮化形成含氟烷基苯重氮盐；
（2）所述含氟烷基苯重氮盐在还原剂的作用下进行还原反应，得到含氟烷基苯自由基单体；
（3）使所述含氟烷基苯自由基单体在织物纤维进行原位单电子自由基共价接枝聚合反应，得到超疏水织物。


4.根据权利要求3所述超疏水织物，其特征在于，步骤（1）中，所述稀酸溶液为稀盐酸溶液或稀硫酸溶液；所述稀酸溶液的质量浓度为0.5%~5%；含氟烷基苯胺单体、亚硝酸钠的摩尔比为1∶1.1。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李武龙，李战雄，刘群，孙弋，纵亚坤，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32