一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備的超疏水紡織品及其制備方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功能化紡織品的制備方法，特別涉及一種纖維表面仿生聚合改性纖維制備的超疏水紡織品及其制備方法。
【【背景技術】】
[0002]表面改性技術對于材料的應用具有重大意義，而仿生技術在近年來更激起了人們極大的興趣。仿生制備具有“荷葉效應”的超疏水表面是其中較為典型的一個例子，制備超疏水表面需要兼具適當?shù)拇植诮Y構和材料表面的低表面能特性。為了構造適當?shù)拇植诮Y構，各種各樣的方法被加以提出和應用，包括物理、化學刻蝕法，模板法，溶膠-凝膠法，粒子改性法等等，但這些方法有的操作復雜，采用有毒溶劑，或者使用設備昂貴，極大地限制了超疏水表面的實際應用。
[0003]海洋貽貝在濕潤的環(huán)境下能夠牢固地粘附在不同的基質表面上，基于此，只需簡單地將基質浸沒在含有多巴胺的水溶液中就可以實現(xiàn)基質的表面包覆。多巴胺在有氧環(huán)境下可以發(fā)生氧化聚合產生聚多巴胺納米粒子，粒子沉積在基質表面上能夠增強纖維表面的粗糙結構。
[0004]采用經濟、簡單、環(huán)保的工藝制備超疏水表面是長久存在的一個難題，鑒于此，本專利提出通過仿生貽貝的粘附作用和仿生荷葉效應來制備出超疏水紡織品。
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【發(fā)明內容】
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[0005]本發(fā)明的目的是建立一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備的超疏水紡織品及其方法，該法反應條件溫和，實驗過程簡單環(huán)保，制備的超疏水紡織品具有一定的耐用性。
[0006]本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，將滌綸纖維織物依次浸泡在不同的緩沖溶液中，多巴胺聚合產生的納米顆粒沉積到纖維表面，最后采用低表面能改性劑處理纖維獲得超疏水紡織品；所述緩沖溶液至少包括兩種不同的緩沖溶液，分別為磷酸鹽緩沖溶液和三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液。
[0008]所述兩種緩沖溶液分別位于密閉容器中。
[0009]所述低表面能改性劑為全氟癸基三氯硅烷的乙醇溶液。
[0010]所述多巴胺的濃度為I?5mg/mL。
[0011 ] 所述磷酸鹽緩沖溶液的pH為8.5。
[0012]所述三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液的pH為8.5。
[0013]采用低表面能改性劑處理纖維的方法為:將纖維浸泡在低表面能改性劑的溶液中，靜置15min后取出，80 °C烘15min，170°C焙烘5min。
[0014]所述織物在采用低表面能改性劑處理之前，首先將織物放置在過量的無水乙醇溶液中進行超聲漂洗，除去纖維表面沉積的松散的聚多巴胺納米粒子，烘干后再采用低表面能改性劑處理。
[0015]一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品，所制備的紡織品對水的接觸角為:153.9。?160.26。。
[0016]本發(fā)明的積極進步效果在于:本發(fā)明利用多巴胺在不同的緩沖溶液體系中聚合產生的聚多巴胺納米粒子大小不同的特點，僅依靠多巴胺的自氧化聚合粘附、沉積于纖維表面構成超疏水表面所需的粗糙結構，經低表面能處理后即可制備超疏水表面。反應過程簡單，條件溫和。該方法制備的超疏水表面的水滴接觸角大于150°。
【【具體實施方式】】
[0017]本發(fā)明中，首先在新鮮的PBS緩沖溶液中，多巴胺發(fā)生聚合并粘附于滌綸纖維表面，然后在新配制的Tris緩沖溶液中，多巴胺聚合產生的納米顆粒沉積到粘附有聚多巴胺的纖維表面，最后采用低表面能改性劑處理纖維獲得超疏水紡織品。
[0018]本發(fā)明中采用不同的緩沖溶液的基礎在于:多巴胺在PBS及Tris緩沖體系中聚合產生的聚多巴胺納米粒子的大小不同，納米粒子堆積在纖維表面并結合纖維本身構成了超疏水表面需要的微納粗糙結構。該方法反應條件溫和，經濟環(huán)保，可拓展到不同的基質表面。
[0019]本發(fā)明的技術方案為:
[0020]首先，將滌綸纖維織物浸沒在多巴胺的磷酸鹽(PBS)緩沖溶液的密閉容器中，在40°C下反應4h ;然后，將織物取出并放入多巴胺的三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖溶液的密閉容器中，在40°C下反應5h ;最后，采用質量分數(shù)為1%的全氟癸基三氯硅烷的乙醇溶液對多巴胺改性的紡織品進行疏水化處理，獲得既仿生多巴胺粘附又仿生荷葉微觀結構的超疏水紡織品。
[0021]所述的多巴胺的濃度為l-5mg/mL ;所述的磷酸鹽(PBS)緩沖溶液為pH為8.5的標準溶液；所述的三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖溶液時pH為8.5的標準溶液；
[0022]下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明，但本發(fā)明并不受其限制。
[0023]實施例1
[0024]首先，將滌綸纖維織物浸沒在盛有多巴胺濃度為lmg/mL的磷酸鹽(PBS)緩沖溶液的密閉容器中，在40°C下反應4h ;然后，將織物取出并放入盛有多巴胺濃度為lmg/mL的1mM的三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖溶液的密閉容器中，在40°C下反應5h后，將紡織品在過量無水乙醇溶液中超聲30min除去纖維表面沉積的松散的聚多巴胺納米粒子，80°C下烘干；最后，將滌綸紡織品浸沒在溶解了質量分數(shù)為1%的全氟癸基三氯硅烷的乙醇溶液中，靜置15min后取出，80°C烘15min，170°C焙烘5min。獲得的滌綸紡織品表面的接觸角為156.58° ±1.16°。
[0025]實施例2
[0026]首先，將滌綸纖維織物浸沒在盛有多巴胺濃度為2mg/mL的磷酸鹽(PBS)緩沖溶液的密閉容器中，在40°C下反應4h ;然后，將織物取出并放入盛有多巴胺濃度為2mg/mL的1mM的三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖溶液的密閉容器中，在40°C下反應5h后，將紡織品在過量無水乙醇溶液中超聲30min除去纖維表面沉積的松散的聚多巴胺納米粒子，80°C下烘干；最后，將滌綸紡織品浸沒在1%的全氟癸基三氯硅烷的乙醇溶液中，靜置15min后取出，80°C烘15min，170°C焙烘5min。獲得的滌綸紡織品表面的接觸角為160.26° ±1.12°。
[0027]實施例3
[0028]首先，將滌綸纖維織物浸沒在盛有多巴胺濃度為5mg/mL的磷酸鹽(PBS)緩沖溶液的密閉容器中，在40°C下反應4h ;然后，將織物取出并放入盛有多巴胺濃度為5mg/mL的1mM的三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖溶液的密閉容器中，在40°C下反應5h后，將紡織品在過量無水乙醇溶液中超聲30min除去纖維表面沉積的聚多巴胺納米粒子，80°C下烘干；最后，將滌綸紡織品浸沒在1%的全氟癸基三氯硅烷的乙醇溶液中，靜置15min后取出，80°C烘15min，170°C焙烘5min。獲得的滌綸紡織品表面的接觸角為153.90° ±1.77°。
[0029]本發(fā)明利用多巴胺在不同的緩沖溶液體系中聚合產生的聚多巴胺納米粒子大小不同的特點，僅依靠多巴胺的自氧化聚合粘附、沉積于纖維表面構成超疏水表面所需的粗糙結構，經低表面能處理后即可制備超疏水表面。反應過程簡單，條件溫和。該方法制備的超疏水表面的水滴接觸角大于150°。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的一種實施方案，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，其特征在于:將滌綸纖維織物依次浸泡在不同的緩沖溶液中，多巴胺聚合產生的納米顆粒沉積到纖維表面，最后采用低表面能改性劑處理纖維獲得超疏水紡織品；所述緩沖溶液至少包括兩種不同的緩沖溶液，分別為磷酸鹽緩沖溶液和三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，其特征在于:所述兩種緩沖溶液分別位于密閉容器中。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，其特征在于:所述低表面能改性劑為全氟癸基三氯硅烷的乙醇溶液。4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，其特征在于:所述多巴胺的濃度為I?5mg/mL。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，其特征在于:所述磷酸鹽緩沖溶液的pH為8.5。6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，其特征在于:所述三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液的pH為8.5。7.根據(jù)權利要求1或3所述的一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，其特征在于:采用低表面能改性劑處理纖維的方法為:將纖維浸泡在低表面能改性劑的溶液中，靜置15min后取出，80°C烘15min，170°C焙烘5min。8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，其特征在于:所述織物在采用低表面能改性劑處理之前，首先將織物放置在過量的無水乙醇溶液中進行超聲漂洗，除去纖維表面沉積的松散的聚多巴胺納米粒子，烘干后再采用低表面能改性劑處理。9.一種基于權利要求1至8中任意一項所述的方法制得的一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品，其特征在于:所制備的紡織品的對水的接觸角為:153.9°?.160.26°。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于多巴胺改性滌綸纖維制備超疏水紡織品的方法，將滌綸纖維織物依次浸泡在不同的緩沖溶液中，多巴胺聚合產生的納米顆粒沉積到粘附有聚多巴胺的纖維表面，最后采用低表面能改性劑處理纖維獲得超疏水紡織品；所述緩沖溶液至少包括兩種不同的緩沖溶液，分別為多巴胺的磷酸鹽緩沖溶液和多巴胺的三羥甲基氨基甲烷緩沖溶液。本發(fā)明利用多巴胺在不同的緩沖溶液體系中聚合產生的聚多巴胺納米粒子大小不同的特點，僅依靠多巴胺的自氧化聚合粘附、沉積于纖維表面構成超疏水表面所需的粗糙結構，經低表面能處理后即可制備超疏水表面。反應過程簡單，條件溫和。該方法制備的超疏水表面的水滴接觸角大于150°。
【IPC分類】D06M15/61, D06M101/32, D06M13/517, D06M13/368, D06M11/71
【公開號】CN104988737
【申請?zhí)枴緾N201510414037
【發(fā)明人】薛朝華, 姬雪青, 張靜, 賈順田
【申請人】陜西科技大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月14日