一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法与流程

本发明涉及一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法。

背景技术：

疏水现象作为一种常见的浸润现象早已得到人们的关注与研究，早在1805年托马斯-杨便提出了关于界面张力与浸润性能的杨氏方程。而后1997年荷叶效应的发现使人们对超疏水表面的研究进入新纪元。所谓的超疏水表面是指水滴与界面的接触角大于150°且滚动角小于10°的表面。目前，制备超疏水表面主要经过以下步骤：（1）在表面构建微米-纳米级粗糙结构（2）在表面修饰低表面能物质。其中如何构造表面的微纳粗糙结构是构造超疏水表面的重点。据报道，最简单的粗糙结构构造方法为引入纳米粒子，并利用各种粘合剂将其固定在基底上。但如此构造的超疏水基底，表面纳米粒子易脱落，会对人体健康产生影响。此外，常用的构造方法还包括水热法，静电纺丝法，等离子体刻蚀法，激光飞秒刻蚀法，然而这些方法要么需要复杂的工艺要么需要昂贵的仪器，很难应用于大规模工业化生产。因此，如何只利用粘合剂在低成本富水体系下构造超疏水表面，使其具有耐摩擦，耐皂洗，耐酸碱性能，并使其适用于大规模工业化生产，是一个重要的问题。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法，采用富水体系浸渍整理法，解决上述问题。

本发明的技术方案是：

一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法，该方法包括如下步骤：

（1）配制镀膜整理乳液：将高聚物溶解在良溶剂中，并磁力搅拌，使所述高聚物分散均匀，制得分散体系，在超声震荡或机械搅拌条件下将水滴加在所述分散体系当中，制得疏水镀膜液乳液；

（2）浸渍法制备超疏水基底：将基底在所述疏水镀膜液乳液中浸泡，然后取出烘干，制得超疏水基底。

进一步的，步骤（1）中所述良溶剂与水的体积比为1:9至9：1。

进一步的，步骤（1）中所述高聚物为pmma或pdms中的任意一种，所述良溶剂为thf。

进一步的，步骤（1）中所述磁力搅拌的时间为30min，所述超声震荡或机械搅拌的时间为5-60min。

进一步的，步骤（2）中所述浸泡时间为5-120min。

进一步的，步骤（2）中所述基底为织物、成衣、海绵或滤网中的任意一种。

进一步的，所述织物为天然或人造纤维机织物、非织造织物、针织物或无机材料织物中的任意一种。

进一步的，所述天然或人造纤维织物为棉、麻、丝、毛、涤纶、丙纶、锦纶、氨纶、腈纶或黏胶中的任意一种，所述无机材料织物为玻璃纤维、碳纤维或石棉纤维中的任意一种。

进一步的，所述海绵为聚氨酯海绵或三聚氰胺海绵中的任意一种。

进一步的，所述滤网为铜网或不锈钢网中的任意一种。

本发明的优点是：

（1）采用富水体系制备疏水镀膜液，该镀膜液体系稳定。生产所需的原料成本低，工艺、设备极其简单，同时产品具有优异的耐磨性能，耐皂洗，耐酸碱，能直接应用于大规模工业化生产及市场推广；

（2）使用该方法可以在各类基底上构造超疏水表面，原料适用性广，而且对基底本身的色彩几乎无影响，可应用于不同用途；

（3）使用该方法处理过的多孔基底可以获得很好的疏水及油水分离性能，也将在资源回收，环境净化领域获得广泛应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，

图1为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理织物基体的元素分布以及eds能谱图；

图2为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理后所制备的超疏水基底的形貌及接触角；

图3为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理后所制备的超疏水基底在各个阶段的xps谱图；

图4为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法的实施例一所制备的超疏水基底的粗糙结构表面的sem图；

图5为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法的实施例二所制备的超疏水基底的粗糙结构表面的sem图；

图6为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法的实施例三所制备的超疏水基底的粗糙结构表面的sem图；

图7为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法所制备的超疏水基底织物表面经外界摩擦400次的接触角图；

图8为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法所制备的超疏水基底织物表面分别皂洗5次的接触角图；

图9为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法所制备的超疏水基底织物表面分别经酸、碱、盐浸泡24小时后的接触角图。

具体实施方式

本发明提供一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法，包括以下步骤：

一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法，该方法包括如下步骤：

（1）配制疏水镀膜液乳液；

（2）浸渍法制备超疏水基底。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法，包括：

步骤一：配制疏水镀膜液乳液：将高聚物溶解在良溶剂中，并磁力搅拌，使所述高聚物分散均匀，制得分散体系，在超声震荡或机械搅拌条件下将水滴加在所述分散体系当中，制得疏水镀膜液乳液；

在一个实施例中，该步骤可以具体如下执行：将1-5gpdms溶解在10-90mlthf中磁力搅拌30分钟，使其分散均匀，然后在超声震荡下将10-90ml水滴入上述溶液并继续超声震荡5-60min，制得稳定的疏水镀膜液乳液，其中，thf还可以替换成其他既能够溶解于pdms或pmma，又能够溶于水的溶剂，如：乙酸乙酯，丙酮，n-n二甲基甲酰胺；

步骤二：浸渍法制备超疏水基底：将基底在所述疏水镀膜液乳液中浸泡，然后取出烘干，制得超疏水基底；

在一个实施例中，该步骤可以具体如下执行：将各种基底在上述整理剂中浸泡5-120min分钟，取出后在烘箱中烘干，制得超疏水的基底。

上述步骤所得的超疏水的基底，其性能请参阅图1-图3，请参阅图1，图1为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理织物基体的元素分布以及eds能谱图。如图1所示，制备的微纳结构pdms棉织物表面eds能谱及元素si的分布能够证明改性后的棉织物表面附着高聚物，且高聚物分布均匀。

请参阅图2，图2为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理后所制备的超疏水基底的形貌及接触角。如图2所示，经该方法整理后表面呈现不规则粗糙结构，并获得超疏水表面，接触角达到150°以上。

请参阅图3，图3为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理后所制备的超疏水基底在各个阶段的xps谱图。如图3所示，经该方法整理后的织物表面出现了明显的si信号，说明已成功制备了超疏水表面。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。但是本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其他任何公知的改变。

首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

其次，本发明利用结构示意图等进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。

另外，本发明中所讲的字母简称，均为本领域固定简称，其中部分字母文解释如下：pmma：聚甲基丙烯酸甲酯；pdms：聚二甲基硅氧烷；thf：四氢呋喃；sem图：电子扫描显像图；eds图：能谱图；xps谱图：x射线光电子能谱分析谱图。

实施例一

本实施案例按如下步骤展示一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法制备超疏水基底：

步骤一：配制疏水镀膜液乳液

将1gpdms溶解在30mlthf中磁力搅拌30分钟，使其分散均匀，然后在超声震荡下将70ml水滴入上述溶液并继续超声震荡30分钟，制得稳定的疏水镀膜液乳液。

步骤二：浸渍法制备超疏水基底

将棉织物在上述疏水镀膜液乳液中浸泡30分钟，取出后在烘箱中烘干，制得超疏水的棉织物。

本实施例所制得的超疏水的棉织物（超疏水基底）的形貌结构请参阅图4，图4为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法的实施例一所制备的超疏水基底的粗糙结构表面的sem图。

实施例二

本实施案例按如下步骤展示一种环保无氟疏水镀膜液和合成和整理方法制备超疏水基底：

步骤一：配制疏水镀膜液乳液

将1gpdms溶解在10mlthf中磁力搅拌30分钟，使其分散均匀，然后在超声震荡下将90ml水滴入上述溶液并继续超声震荡30分钟，制得稳定的疏水镀膜液乳液；

步骤二：浸渍法制备超疏水基底

将棉织物在上述疏水镀膜液乳液中浸泡60分钟，取出后在烘箱中烘干，制得超疏水的棉织物。

本实施例制备的超疏水的棉织物（超疏水基底）的形貌结构请参阅图5，图5为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法的实施例二所制备的超疏水基底的粗糙结构表面的sem图。

实施例三

本实施案例按如下步骤展示一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法制备超疏水基底：

步骤一：配制疏水镀膜液乳液

将1gpdms溶解在30mlthf中磁力搅拌30分钟，使其分散均匀，然后在超声震荡下将70ml水滴入上述溶液并继续超声震荡30分钟，制得稳定的疏水镀膜液乳液；

步骤二：浸渍法制备超疏水基底

将彩色成衣在上述疏水镀膜液乳液中浸泡30分钟，取出后在烘箱中烘干，制得超疏水的彩色织物。

本实施例制备的超疏水基底的形貌结构形貌结构请参阅图6，图6为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法的实施例三所制备的超疏水基底的粗糙结构表面的sem图。

在以上三个实施例中，通过环保无氟疏水镀膜液整理方法构筑的织物表面在外界摩擦作用下具有持久的疏水性，请参阅图7，图7为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法所制备的超疏水基底织物表面经外界摩擦400次的接触角图。如图7所示，用棉布摩擦制备的特殊浸润性抗紫外功能织物表面，经过400次循环织物表面与水的接触角都达到150°以上，保持了较好的疏水性。

通过环保无氟超疏水整理方法构筑的织物表面具有耐皂洗性能，请参阅图8，图8为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法所制备的超疏水基底织物表面分别皂洗5次的接触角图。如图8所示，按照aatcc标准的2a方法水洗织物表面，在经过5次加强循环织物表面与水的接触角变化趋势后，五次加强水洗后样品保持了较好的疏水性。

通过环保无氟超疏水整理方法构筑的织物表面具有耐酸碱性能，请参阅图9，图9为本发明所述的一种环保无氟疏水镀膜液整理方法所制备的超疏水基底织物表面分别经酸、碱、盐浸泡24小时后的接触角图，其中盐酸的ph=1，氢氧化钠的ph=14，氯化钠的ph=7。从图9可以看出，经该方法整理的织物所获得的超疏水性能在极端酸碱环境下具有很好的保持能力。

除此之外，通过环保无氟超疏水整理方法配制的超疏水镀膜整理液还具有稳定性，适于长时间储存；通过环保无氟超疏水整理方法构筑的织物表面还具有油水分离性能，若将制备好的功能织物表面固定在两个玻璃管之间，体积比为1:1的水和油的混合溶液从上端开口的玻璃管处倒入，片刻之后油通过织物流进下面的锥形瓶收集器里，染成蓝色的水溶液留在上面的玻璃器中。

综上所述，本发明公开了一种环保无氟疏水镀膜液的合成和整理方法，首先配制富水体系超疏水整理液然后采用浸渍法将乳液整理到基底上，该方法工艺简单，所配整理液长效稳定，且以水为主要原料，能源成本，原料成本低廉，并能够适用于各种原料基底而不损伤基底本身色泽，所得产品具有很好的耐磨性能、耐皂洗、耐酸碱盐性能，可以直接应用于大规模工业化生产。另外，以该方法构建的织物表面疏水性能十分稳定，具有优异的机械性能及化学稳定性，有望在户外服装，工业防水，资源回收等领域得到应用。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。