[发明专利]纳米超拒水拒油防污自洁的负离子织物船员健身工作服

说明书

技术领域：

本发明纳米超拒水拒油防污自洁的负离子织物船员健身工作服，属于纳米纺织工程服饰工作服生产技术领域。

背景技术：

近三十年来，德国科学家通过扫描电镜和原子显微镜等2万多种植物的叶面微观结构进行观察，揭示了荷叶拒水自洁的原理。荷叶表面有许多微米级的乳头状凸起，凸起高度为5-10um，凸起间的间隔为10-15um，凸起间的凹陷处充满空气，而凸起和间隔处又被许多直接为1nm的蜡质组成。晶体在生长过程中形成了特殊结构，由于蜡晶的尺寸在纳米尺度范围内，因而属纳米结构，科学家称荷叶表面结构为“微米”——纳米双重结构即为“荷叶效应”(lotus-effect)原理的秘密主要在于它的微观结构和纳米结构，而不在于它的化学成份。荷叶表面的蜡质晶体首先是拒水的，其次其表面的双微观结构是粗糙的，使其拒水的能力显著增强。荷叶拒水的条件是：①表面材料必须拒水，水在其表面接触角必须大于90°；②表面必须是粗糙的，而且粗糙的程度必须是纳米水平或是接近纳米水平，表面的材料必须拒水。

由此可知，欲想获得超拒水的结果固体表面必须具备拒水和粗糙两个条件。经过荷叶表面的电镜扫描图片中可以看出荷叶表面的蜡晶和乳头状凸起。构成了拒水的粗糙表面，在凸起之间可以保留空气，从而形成许多小的“空气储存池”。水落在由乳头凸起的和空气组成的复合粗糙表面上时。与叶面的接触面积很小，仅为滴水在其上的黏着力，很容易从叶面滚落。即使是固体尘土在该表面的黏着力也很小。水滴在叶面上时，尘土能被水所润湿并黏附在水滴上，在微微的运动中或是微风中，叶面略微倾斜，水滴就能带着尘土一起滚落。对于油性污垢，由于叶面不疏油。理应更容易被油性污垢所沾污，不易被水冲起，但令人惊讶的是：油性污垢在叶面上也很容易被水冲走，这是因为油性污垢仅与叶面上凸起部分的蜡晶接触，接触面积很小，叶面蜡晶与油性污垢间的黏着力小于水滴与油性污物间的黏着力，所以即使是油性污垢，还是被水黏着都会随水滴的滚落而被洗去，这就是荷叶表面超拒水拒油防污自洁的由来。

以荷叶仿生技术研究为基础对纺织织物达到纳米超拒水拒油防污、自洁、除臭、抑菌、补充微量元素、增强体质、强身健体为目的的船员工作服是本发明之目的。

纳米技术应用于拒水拒油整理是基于“荷叶效应”的原理，大自然赋予荷叶出淤泥而不染的品行，但荷叶表面并不是非常光滑的，在显微镜下可以看到荷叶的表面具有双微观结构，一方面是由细胞组成的，乳瘤形成的表面微观结构；另一方面是由表面蜡晶体形成的表面微观结构。乳瘤的直径为5-15um，高度为1-20um，荷叶效应主要在于它的微观结构，它是一种类似于海绵和鸟巢的孔状组织结构。空气填充在裂缝中，防止了水和污物吸附于固体。纳米表面处理技术可以使纤维表面形成特殊的几何形状互补的(如凹与凸相间)界面纳米结构。由于纳米尺寸低凹的表面可以吸附气体分子，并且使其稳定附着存在，所以在宏观织物表面形成了一层稳定的气体薄膜，使得油或水无法与织物表面直接接触，从而使材料的表面呈现出超常规的双疏水、双疏油的功能。一种油、水及污垢都不易渗透进纤维制成的工作服对长期在船上工作的人员来讲原来的满身油污斑点、灰尘和污物得以消除，从而保持您的服装长时间的清洁、美观大方、仪表堂堂。

由中国科学院江雷研究的超双疏(疏水、疏油)是直接对织物进行纳米表面处理，将纳米颗粒TiO₂喷涂于织物表面，使纤维表面形成特殊的几何形态互补的凹凸相间的界面纳米结构。由于在纳米尺寸低凹的表面可以吸附气体分子，并使其稳定附着并存在，所以在宏观织物表面上形成了一层稳定的气体薄膜，使油和水无法与织物表面直接接触，从而使织物表面呈现超双疏性，这时水滴或油滴与织物表面的接触角趋于最大实现纤维织物的超疏水、疏油功能，经过这种“超双疏”界面材料技术处理的织物，具有对水、油等液体“不沾”的超疏性，并保持织物的原有的性能。用这种超双疏的纺织面料制作的服装，其服装表面形成犹如水在荷叶上滚动效果的疏水防油去污的特殊性能的服装。

经过纳米拒水拒油处理的服装面料在纤维表面产生了纳米“二元协同界面结构”在织物的表面形成犹如荷叶的疏水功能，这种“荷叶”具有超疏水、疏油的奇特性和自洁作用，即具有超级防护性，经过纳米整理的织物固体状纤维的临界表面张力小于液状油污的临界表面张力，液状油污就不能润湿纤维，而且还具有抗静电性能，阻止尘埃的吸收，从而达到防污自洁的目的。纳米颗粒大的比表面积产生的比表面积效应还能离解空气中的氧，生成空气负离子，阻止或杀死有机物，防止有机物垃圾生成。