[发明专利]紫外线遮蔽和持久超疏水性能的多功能织物及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能纺织材料技术领域，涉及一种紫外线遮蔽和持久超疏水性能的多功能织物及其制备方法。

背景技术

随着地球环境的不断恶化，太阳光中的紫外线含量越发的增多，考虑到日益增强的紫外线伤害，以及在某些领域人们对紫外线防护及防水功能的特殊需要，一种具有紫外线遮蔽和防水性能的多功能织物在实际生活中将有着重要的应用价值。

通常情况下，人们在织物表面修饰“紫外滤光层”来达到其紫外线防御的效果。这种“滤光性”的物质主要包括一些能够吸收紫外光的有机化合物和对紫外光具有强烈反射、散射以及吸收效应的无机纳米粒子。有机类的紫外线吸收剂由于其具有一定的毒性和较差的热稳定性，较大地限制了其应用范围。TiO₂、ZnO等无机宽带隙半导体作为良好的紫外线吸收材料，被人们广泛的应用到纺织品的防紫外涂层领域。目前用TiO₂、ZnO等纳米粒子修饰织物表面以获得抗紫外线纺织物的研究有许多，但兼具紫外线遮蔽和超疏水功能的多功能的织物却鲜有报道。一个超疏水的表面需要同时具备高的表面粗糙度和低的表面自由能，如果对TiO₂、ZnO等无机纳米粒子修饰的织物进行疏水化处理，即可得到疏水的表面，实现织物的紫外线遮蔽和疏水的双功能性。但在实际应用中，TiO₂、ZnO等纳米粒子存在着一定的弊端，那就是他们的光敏性，在紫外光的照射下，他们很容易将其表面的疏水化处理层分解，进而导致疏水向亲水的转化，无法获得长期、稳定的超疏水性能。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的上述问题，提出一种具有紫外线遮蔽和持久超疏水性能的多功能织物的制备方法。使该方法具有操作简便、成本节约、合成条件温和等特点。得到的织物紫外线屏蔽指数高，超疏水性能好，在长时间的强烈紫外光照射下呈现出持久稳定的超疏水性。

本发明的紫外线遮蔽和持久超疏水性能的多功能织物的制备方法是：

1、在已经过清洁处理的织物纤维表面制备具有紫外线吸收特性的无机纳米颗粒涂层；

2、在无机纳米颗粒表面包覆惰性氧化物阻挡层；

3、用低表面能的有机物对前述材料进行表面疏水化功能修饰，制得具有紫外线遮蔽和持久超疏水性能的多功能织物。

所述的在织物纤维表面制备具有紫外线吸收特性的无机纳米颗粒涂层的方法是，将洗净的织物在已知合成方法的无机纳米粒子溶胶中浸泡1-48小时，取出烘干后，将其置入装有浓度为1毫摩尔/升-1摩尔/升的无机金属盐源的密闭反应釜中，在80-180℃的溶剂热条件下，反应1-48小时，利用无机金属盐的水解反应及无机纳米粒子的溶解再结晶过程，在织物纤维表面在位生长无机纳米颗粒。所述的吸收紫外线的无机纳米颗粒可选用TiO₂或ZnO，所述的无机金属盐源可选用锌源或钛源，锌源可以是硝酸锌、醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、乙酰丙酮锌等，钛源可以是四氯化钛、钛酸丁酯、钛酸异丙酯、过氧化钛等。纳米颗粒的形貌可以为粒子、棒、线等多种形状。

所述的在无机纳米颗粒表面包覆的惰性氧化物阻挡层可选用Al₂O₃或SiO₂，其包覆的方法是，将制备有无机纳米粒子涂层的织物浸入带有电荷的聚电解质溶液中，浸泡5分钟-24小时，后再将其浸入带有相反表面电荷的0.1毫摩尔/升-1摩尔/升的硅酸盐、硅烷试剂、铝酸盐、偏铝酸盐、三仲丁醇铝等的溶液中，浸泡5分钟-24小时，利用物质的静电吸附效应在无机纳米颗粒表面包覆惰性氧化物阻挡层。

所述的用低表面能的有机物对前述材料进行表面疏水化功能修饰的方法是将前述材料置入装有低表面能有机物液滴的密封高压反应釜中，90-180℃下加热1-5小时，利用气相沉积在材料表面吸附低表面能有机物分子层。所述的低表面能的有机物可选用三乙氧基-1H，1H，2H，2H-十三氟-N-辛基硅烷(1H，1H，2H，2H-Perfluorooctyltriethoxysilane，POTS)，氟烷基硅烷(fluoroalkylsilane，FAS)，十八烷基三甲氧基硅烷(octadecyltrimethoxysilane，OTS)，全氟壬烷(perfluorononane)，单乙烯基封端的二甲基聚硅氧烷(poly(dimethysiloxane)vinyl terminated，PDMSVT)等。