專利名稱：：一種超拒水拒油面料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于功能性服裝面料加工
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種紡織面料的制備方法，具體涉及一種超拒水拒油面料的制備方法。
背景技術(shù)：
：20世紀(jì)90年代，德國波恩大學(xué)植物學(xué)家Barthlott和Neinhuis通過觀察荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)，認(rèn)為荷葉表面具有的自清潔特性是由粗糙表面微米結(jié)構(gòu)的乳突以及表面蠟狀物的存在共同引起的。近期，中國科學(xué)院江雷及其實(shí)驗(yàn)小組公開了研究結(jié)果，認(rèn)為在荷葉表面微米結(jié)構(gòu)的乳突上還存在納米結(jié)構(gòu)，這種由微米結(jié)構(gòu)與納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合的階層結(jié)構(gòu)是荷葉具有超拒水表面的根本原因。而且，該超拒水表面上具有較大的接觸角及較小的滾動(dòng)角。將荷葉效應(yīng)移植到紡織行業(yè)中仿制具有超強(qiáng)拒水拒油功能的織物，主要是通過各種技術(shù)在織物表面仿制出與荷葉表面相似的粗糙結(jié)構(gòu)。如日本帝人纖維公司以天然荷葉表面結(jié)構(gòu)為模型，通過對(duì)長(zhǎng)絲形狀、織物組織結(jié)構(gòu)、拒水整理技術(shù)的研究，開發(fā)的拒水織物-MicroftLotus,該織物為具有荷葉表面微米乳突結(jié)構(gòu)的聚酯高密織物，其特點(diǎn)是拒水、透氣性能較好。另外，Teare等人采用等離子刻蝕的方法，分別在棉和玻璃纖維表面刻蝕出類似荷葉表面微米結(jié)構(gòu)的乳突，然后對(duì)這些纖維進(jìn)行有機(jī)氟的拒水整理，由此獲得具有良好拒水效果的表面。上述兩種方法雖然能夠獲得較好效果的疏水表面，但是他們只是對(duì)荷葉表面微米粗糙結(jié)構(gòu)這種單微觀結(jié)構(gòu)的模擬；同時(shí)，這些單結(jié)4構(gòu)模擬獲得的仿荷葉織物的拒水性能和自清潔性能都有待進(jìn)一步提高，更重要的是這些織物難以賦予織物更多的功能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種超拒水拒油面料的制備方法，采用該方法可制得由微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)構(gòu)成表面粗糙結(jié)構(gòu)的面料，進(jìn)一步提高了面料的拒水拒油性和自清潔性。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種超拒水拒油面料的制備方法，選用超細(xì)纖維，采用縐組織和高收縮絲，制得面料，并在纖維表面接枝上低表面能物質(zhì)，然后，采用納米級(jí)固體顆粒對(duì)該面料進(jìn)行處理，制得同時(shí)具有仿荷葉微米結(jié)構(gòu)的乳突和納米結(jié)構(gòu)的超拒水拒油面料，該方法按以下步驟進(jìn)行-步驟l:選擇纖維，使該纖維的纖維直徑為5pm9Mm;步驟2:分別取步驟1選擇的纖維和滌綸高收縮絲，采用縐組織紡織制成面料，使該面料中纖維的屈曲波高為lnm20Hm;步驟3:將步驟2制得的面料進(jìn)行開纖處理；步驟4:分別取有機(jī)氟和水，混合配制成pH值為56的有機(jī)氟整理劑，控制該整理劑中有機(jī)氟的濃度為10g/L20g/L;步驟5:將步驟3開纖處理后的面料，按浴比1:2025，放入步驟4制得的有機(jī)氟整理劑中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將該處理后的面料置于壓力為1.96xl05Pa2.2xl05Pa、溫度為80°C90°C的環(huán)境中預(yù)烘lmin5min，之后，再將該面料放入溫度為120°C220°C的環(huán)境中焙烘lmin5min，得到預(yù)處理后的面料；步驟6:按質(zhì)量比1:11.5:0.51，分別取市售的納米1102粉末、月桂酸鈉和聚丙烯酸銨，將月桂酸鈉和聚丙烯酸銨混合均勻，制得復(fù)合分散劑，然后，將納米Ti02粉末加入該復(fù)合分散劑中，并超聲處理12min16min，制得分散液；步驟7:按質(zhì)量比l:48:5055，分別取交聯(lián)劑、步驟6制得的分散液和去離子水，混合均勻，制得納米粒子整理液；步驟8:按浴比1:2025，將步驟5預(yù)處理后的面料放入步驟7制得的納米粒子整理液中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料在溫度為70。C90。C的環(huán)境中預(yù)烘25min30min，之后，再將預(yù)烘后的面料置于溫度為16(TC18(TC的環(huán)境中焙烘lmin3min，制得超拒水拒油面料。本發(fā)明制備方法采用超細(xì)纖維為原料，選用縐組織，并在縐組織中加入高收縮絲，以提高表面粗糙度，同時(shí)在纖維表面接枝低表面能物質(zhì)，之后再經(jīng)過納米后整理，制得由微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)的階層結(jié)構(gòu)構(gòu)成表面粗糙的面料，具有較高的拒水拒油性和自清潔性。圖1是現(xiàn)有方法采用的面料組織圖2是現(xiàn)有方法采用的另一種面料組織圖3是本發(fā)明方法采用的面料組織圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明方法以超細(xì)纖維為原料，采用縐組織和滌綸高收縮絲提高面料表面粗糙度，在纖維表面接枝上低表面能物質(zhì)，并用納米級(jí)固體顆粒進(jìn)行處理，制得同時(shí)具有仿荷葉微米結(jié)構(gòu)的乳突和納米結(jié)構(gòu)的超拒水拒油面料。該方法按以下步驟進(jìn)行步驟l:選擇纖維，使得依據(jù)該纖維的單根纖維線密度和纖維比重，通過下式計(jì)算得到的所選擇纖維的直徑符合荷葉表面微米結(jié)構(gòu)乳突的平均直徑59拜<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式中"——纖維直徑(pm)，——單根纖維線密度(dtex)，7——纖維比重(g'cm'3)。因?yàn)?，荷葉表面微米結(jié)構(gòu)乳突的平均直徑為59拜，假設(shè)選用的滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維的單根纖維直徑為59|im，其纖維比重;^1.27g/cm3，則由式(1)可得該滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維的線密度為當(dāng)(1=5拜時(shí)，Ndtex=(^|^)2xl.27=0.25dtex，當(dāng)(1=9拜時(shí)，Ndtex=(^|^)2xl.27=0.81dtex。即當(dāng)單根滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維的線密度為0.250.81dtex時(shí)，其相應(yīng)的直徑為59|im。選用線密度為180dtex/72f的滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維(其截面為"*"形)仿乳突直徑。則單根滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維的線密度為180血x〃2/-^-=0.42dtex，其對(duì)應(yīng)的直徑為6.49^un，該線密度處于0.250.81dtex(對(duì)應(yīng)直徑為59Mm)的范圍內(nèi)，符合仿制荷葉微米結(jié)構(gòu)乳突的直徑尺寸。若采用線密度為160dtex/48f的滌綸超細(xì)海島型纖維，其單根纖維線密度為0.09dtex，對(duì)應(yīng)的直徑為2.87^m，顯然不屬于線密度0.270.89dtex(對(duì)應(yīng)直徑為59^m)的范圍，其直徑比荷葉表面的乳突平均直徑小，用該纖維制成的面料的拒水拒油效果不如180dtex/72f的滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維制成的面料顯著。選用的滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維，既具有錦綸的耐磨、高強(qiáng)、易染、吸濕的優(yōu)點(diǎn)，又有漆淪彈性好、保形性好、挺括、免燙的優(yōu)點(diǎn)，從而可進(jìn)一步改善面料的服用舒適性。步驟2:分別取步驟1選擇的纖維和滌綸高收縮絲，采用縐組織，紡織制成面料，使該面料中纖維的屈曲波高為120pm;荷葉表面微米結(jié)構(gòu)的乳突具有一定的高度，該高度約為120pm。纖維在織物中呈屈曲狀態(tài)，屈曲波高可以仿乳突的高度，提高織物表面粗糙度。不同組織的屈曲波高不同，在一個(gè)組織循環(huán)內(nèi)，經(jīng)、緯紗的浮長(zhǎng)長(zhǎng)短不一，并且沿不同方向交錯(cuò)配置，不出現(xiàn)縱、橫或斜向紋路，使織物表面具有分布均勻呈細(xì)小顆粒狀凹凸的外觀效應(yīng)的縐組織，其屈曲波高更接近荷葉表面的乳突?，F(xiàn)有方法制備面料的組織圖，如圖l、圖2所示。從圖中可看出，該兩圖的差異不大，其組織循環(huán)小，經(jīng)、緯紗的浮長(zhǎng)長(zhǎng)短且沿不同方向交錯(cuò)配置的變化小，使織物表面縐效應(yīng)不太明顯，屈曲波高難以滿足要求，織物表面粗糙度不是很大。圖3是本發(fā)明方法采用的縐組織的組織圖。圖中顯示，織物組織的循環(huán)增大，不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的經(jīng)紗根數(shù)增多，經(jīng)、緯浮長(zhǎng)不等且隨機(jī)分布的規(guī)律更復(fù)雜，使得面料表面所產(chǎn)生的顆粒狀凹凸不平的縐效應(yīng)更明顯，屈曲波高增大，面料的表面粗糙度增大。根據(jù)R.N.Wenzd的粗糙度理論，粗糙度越大的表面其拒水拒油性能越強(qiáng)，面料的性能測(cè)試結(jié)果也證明了這一點(diǎn)，拒水拒油性能比原來有明顯提高。步驟3:將步驟2制得的面料進(jìn)行開纖處理；面料中加入滌綸高收縮絲，經(jīng)開纖處理后，緯向的滌綸高收縮絲收縮，能使織物的經(jīng)密增大，經(jīng)向屈曲波高增加，可增加面料的表面粗糙度。步驟4:分別取有機(jī)氟和水，混合配制成pH值為56的有機(jī)氟整理劑，控制該整理劑中有機(jī)氟的濃度為1020g/L;步驟5:將步驟3開纖處理后的面料，按浴比1:2025，放入步驟4制得的有機(jī)氟整理劑中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將該處理后的面料置于壓力為1.96xl052.2xl()5pa、溫度為8090。C的環(huán)境中預(yù)烘l5min,之后，再將該面料在溫度為12022(TC的環(huán)境中焙烘l5min，得到預(yù)處理后的面料；步驟6:按質(zhì)量比1:11.5:0.51，分別取市售的納米Ti02粉末、月桂酸鈉和聚丙烯酸銨，將月桂酸鈉和聚丙烯酸銨混合均勻，制得復(fù)合分散劑，然后，將納米Ti02粉末加入該復(fù)合分散劑中，并超聲處理1216min，制得分散液；本發(fā)明方法，通過改變納米Ti02、月桂酸鈉和聚丙烯酸銨的配比及超聲時(shí)間，使得分散液中納米Ti02的分散效果更好。表1和表2分別為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明方法配制的分散液中納米Ti02的體積粒徑分布參數(shù)。表1和表2中，時(shí)間為超聲時(shí)間，納米Ti02的濃度為1%，月桂酸鈉的濃度為1%。表l現(xiàn)有技術(shù)配制的分散液中納米Ti02的體積粒徑分布參數(shù)(^tm)聚丙烯酸銨濃度/0%參數(shù)——--1(10min)1(5min)0.5(10min)0.5(5min)D[4，3]0.200,300.310.33D(v,O.l)0.110.150.150.18D(v，0.5)0.200.270.280.299表2本發(fā)明方法配制的分散液中納米Ti02的體積粒徑分布參數(shù)(拜)聚丙烯酸銨濃度/%參數(shù)-1(12min)1(8min)0.5(12min)0.5(8min)D[4，3]0.300.350.180.30D(v,O.l)0.210.200.100.15D(v,0.5)0.310.330.150.26因?yàn)榧{米Ti02粒子在使用時(shí)極易團(tuán)聚，且一旦發(fā)生團(tuán)聚，就完全失去了納米粒子的特性。因此，抑制納米粒子的團(tuán)聚，獲得均勻且穩(wěn)定的分散效果非常關(guān)鍵。優(yōu)選分散劑種類和分散工藝，目的就是要獲得更多的100nm以下的粒子數(shù)。而100nm以下的粒子數(shù)增多，意味著面料的納米結(jié)構(gòu)更符合荷葉表面的納米結(jié)構(gòu)，拒水拒油性就更接近荷葉表面的超拒水拒油性，從而可提高面料的拒水拒油性。從表1和表2可看出，采用本發(fā)明方法配制的分散液中粒徑在100nm以下的粒子數(shù)提高到10%，粒徑在150nm以下的粒子數(shù)提高到50%。步驟7:按質(zhì)量比l:48:5055，分別取交聯(lián)劑、步驟6制得的分散液和去離子水，混合均勻，制得納米粒子整理液；步驟8:按浴比1:2025，將步驟5預(yù)處理后的面料放入步驟7制得的納米粒子整理液中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料在溫度為709(TC的環(huán)境中預(yù)烘2530min，之后，再將預(yù)烘后的面料置于溫度為16018(TC的環(huán)境中焙烘13min，制得超拒水拒油面料。實(shí)施例1選用線密度為180dtex/72f的滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維和滌綸高收縮絲，采用縐組織，利用現(xiàn)有紡織技術(shù)制成面料，并將該面料進(jìn)行開纖處理；分別取有機(jī)氟和水，混合配制成pH值為56的有機(jī)氟整理劑，控制該整理劑中有機(jī)氟的濃度為10g/L;將開纖處理后的面料，按浴比1:20，放入該有機(jī)氟整理劑中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料置于壓力為1.96xl05Pa、溫度為8(TC的環(huán)境中預(yù)烘5min，之后，再將該面料在溫度為120'C的環(huán)境中焙烘5min，得到預(yù)處理后的面料；按質(zhì)量比1:1:0.5,分別取市售的納米Ti02粉末、月桂酸鈉和聚丙烯酸銨，將月桂酸鈉和聚丙烯酸銨混合均勻，制得復(fù)合分散劑，然后，將納米Ti02粉末加入該復(fù)合分散劑中，并超聲處理12min,制得分散液；按質(zhì)量比1:4:50,分別取交聯(lián)劑、制得的分散液和去離子水，混合均勻，制得納米粒子整理液；按浴比1:20，將預(yù)處理后的面料放入制得的納米粒子整理液中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料在溫度為70'C的環(huán)境中預(yù)烘30min，之后，再將預(yù)烘后的面料置于溫度為16(TC的環(huán)境中焙烘3min，得到超拒水拒油面料。該超拒水拒油面料的性能測(cè)試結(jié)果，如表3所示。表3面料性能測(cè)試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>_光澤度_^_^_實(shí)施例2選用線密度為170dtex/50f的滌/錦復(fù)合超細(xì)纖維和滌綸高收縮絲，采用縐組織，利用現(xiàn)有紡織技術(shù)制成面料，并將該面料進(jìn)行開纖處理；分別取有機(jī)氟和水，混合配制成pH值為56的有機(jī)氟整理劑，控制該整理劑中有機(jī)氟的濃度為15g/L;將開纖處理后的面料，按浴比1:22，放入該有機(jī)氟整理劑中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料置于壓力為2.0xl05Pa、溫度為9(TC的環(huán)境中預(yù)烘lmin，之后，再將該面料放入溫度為220°C的環(huán)境中焙烘lmin,得到預(yù)處理后的面料；按質(zhì)量比1:1.2:0.8，分別取市售的納米Ti02粉末、月桂酸鈉和聚丙烯酸銨，將月桂酸鈉和聚丙烯酸銨混合均勻，制得復(fù)合分散劑，然后，將納米Ti02粉末加入該復(fù)合分散劑中，并超聲處理14min，制得分散液；按質(zhì)量比1:6:53，分別取交聯(lián)劑、制得的分散液和去離子水，混合均勻，制得納米粒子整理液；按浴比1:22，將預(yù)處理后的面料放入制得的納米粒子整理液中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料在溫度為9(TC的環(huán)境中預(yù)烘25min，之后，再將預(yù)烘后的面料置于溫度為18(TC的環(huán)境中焙烘lmin，得到超拒水拒油面料。實(shí)施例3選用線密度為200dtex/20f的滌綸海島型超細(xì)纖維和滌綸高收縮絲，采用縐組織，利用現(xiàn)有紡織技術(shù)制成面料，并將該面料進(jìn)行開纖處理；分別取有機(jī)氟和水，混合配制成pH值為56的有機(jī)氟整理劑，控制該整理劑中有機(jī)氟的濃度為20g/L;將開纖處理后的面料，按浴比1:25，放入制得的有機(jī)氟整理劑中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料置于壓力為2,2xl()Spa、溫度為85"C的環(huán)境中預(yù)烘3min，之后，再將該面料放入溫度12為17(TC的環(huán)境中焙烘3min，得到預(yù)處理后的面料；按質(zhì)量比1:1.3:1，分別取市售的納米Ti02粉末、月桂酸鈉和聚丙烯酸銨，將月桂酸鈉和聚丙烯酸銨混合均勻，制得復(fù)合分散劑，然后，將納米Ti02粉末加入該復(fù)合分散劑中，并超聲處理16min，制得分散液；按質(zhì)量比1:8:55，分別取交聯(lián)劑、制得的分散液和去離子水，混合均勻，制得納米粒子整理液；按浴比1:25，將預(yù)處理后的面料放入制得的納米粒子整理液中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料在溫度為80'C的環(huán)境中預(yù)烘27min，之后，再將預(yù)烘后的面料置于溫度為17(TC的環(huán)境中焙烘2min，得到超拒水拒油面料。采用本發(fā)明方法制得的超拒水拒油面料的拒水等級(jí)、拒油等級(jí)和接觸角等指標(biāo)都有大幅度提高，其透濕量、透氣量、懸垂性和折皺性都有明顯改善。權(quán)利要求1.一種超拒水拒油面料的制備方法，選用超細(xì)纖維，采用縐組織和高收縮絲，制得面料，并在纖維表面接枝上低表面能物質(zhì)，然后，采用納米級(jí)固體顆粒對(duì)該面料進(jìn)行處理，制得同時(shí)具有仿荷葉微米結(jié)構(gòu)的乳突和納米結(jié)構(gòu)的超拒水拒油面料，其特征在于，該方法按以下步驟進(jìn)行步驟1選擇纖維，使該纖維的纖維直徑為5μm～9μm；步驟2分別取步驟1選擇的纖維和滌綸高收縮絲，采用縐組織紡織制成面料，使該面料中纖維的屈曲波高為1μm～20μm；步驟3將步驟2制得的面料進(jìn)行開纖處理；步驟4分別取有機(jī)氟和水，混合配制成pH值為5～6的有機(jī)氟整理劑，控制該整理劑中有機(jī)氟的濃度為10g/L～20g/L；步驟5將步驟3開纖處理后的面料，按浴比1:20～25，放入步驟4制得的有機(jī)氟整理劑中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將該處理后的面料置于壓力為1.96×105Pa～2.2×105Pa、溫度為80℃～90℃的環(huán)境中預(yù)烘1min～5min，之后，再將該面料放入溫度為120℃～220℃的環(huán)境中焙烘1min～5min，得到預(yù)處理后的面料；步驟6按質(zhì)量比1:1～1.5:0.5～1，分別取市售的納米TiO2粉末、月桂酸鈉和聚丙烯酸銨，將月桂酸鈉和聚丙烯酸銨混合均勻，制得復(fù)合分散劑，然后，將納米TiO2粉末加入該復(fù)合分散劑中，并超聲處理12min～16min，制得分散液；步驟7按質(zhì)量比1:4～8:50～55，分別取交聯(lián)劑、步驟6制得的分散液和去離子水，混合均勻，制得納米粒子整理液；步驟8按浴比1:20～25，將步驟5預(yù)處理后的面料放入步驟7制得的納米粒子整理液中，采用二浸二軋方式進(jìn)行處理，然后，將處理后的面料在溫度為70℃～90℃的環(huán)境中預(yù)烘25min～30min，之后，再將預(yù)烘后的面料置于溫度為160℃～180℃的環(huán)境中焙烘1min～3min，制得超拒水拒油面料。全文摘要本發(fā)明公開了一種超拒水拒油面料的制備方法，選用超細(xì)纖維為原料，采用縐組織和在織物中加入高收縮絲的方法提高面料表面微米級(jí)的粗糙度；同時(shí)在纖維表面接枝上低表面能物質(zhì)，并采用納米粒子整理劑對(duì)面料進(jìn)行處理，使得面料表面形成納米級(jí)的粗糙結(jié)構(gòu)，制得同時(shí)具有仿荷葉微米結(jié)構(gòu)的乳突和納米結(jié)構(gòu)的超拒水拒油面料，進(jìn)一步提高了面料的拒水拒油性能，使面料不沾水、不沾油，具有自清潔功能。本發(fā)明方法制得的面料具有良好的透濕性、透氣性、懸垂性和耐折皺性，除廣泛用于制作運(yùn)動(dòng)服裝外，還可用于制作西服、工作服、雨衣、滑雪服、軍服等服裝。文檔編號(hào)D06M11/46GK101498099SQ20091002121公開日2009年8月5日申請(qǐng)日期2009年2月20日優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日發(fā)明者霞尉申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)