[发明专利]一种拒水拒油超疏织物表面的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在纤维基构筑拒水拒油超疏表面的制备方法，具体涉及一种拒水拒油超疏织物表面的制备方法。

背景技术

随着人们对自然界“荷叶”“玫瑰花瓣”的深入研究，超疏水表面引起了大家的广泛关注，超疏水表面的形成主要是由两种因素控制的，其一是表面粗糙度，构筑表面粗糙度实质就是构建二级微纳结构；其二是低表面能的修饰，目前最主要的是采用含氟、长硅碳链化合物。一般来说，含氟碳链越长，其表面能越低，越有利于构筑优异的拒水拒油特性的织物。目前普遍使用的含氟单体具有较长的全氟烷基链(C≥8)，它们在自然环境中容易氧化分解生成全氟羧酸或磺酰化物等难降解的有机污染物，如全氟辛基磺酸盐化合物(Perfluorooctane sulphonate,PFOS)和全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid，PFOA)等，对环境和人体健康存在严重危害。鉴于PFOS具有高持久稳定性，以及会在环境、人体与动物组织中富集，因此，在2009年《斯德哥尔摩公约》中，将PFOS列为新增持久性有机污染物(POPs)受控物质。不仅如此，而且，碳原子数为8以上的侧链氟烷基聚合物由于具有高温结晶性，会降低纤维制品柔顺性。另外，常规含氟硅烷链液相自组装加工处理需要经过后期较高温熟化，此工序可能导致纤维发生老化变色。

因此，利用环境友好型的全氟烷基短链(C≤6)，简易制备一种拒水拒油超疏棉织物表面可以极大地丰富纤维基材以及纤维衍生物的应用领域，对无损失液体运输、微量吸液管、自清洁纺织品、高级防水防油服装、生物医用材料等有重要的影响。纤维素具有产量大、价格便宜、可生物降解、透气舒适以及良好的机械性能等优势，构造超疏水纤维素表面能扩大纤维素及其衍生物的应用领域，有望在防水拒油材料、自清洁纺织品等领域得到应用。目前，制备超疏水表面主要通过以下两种途径：(1)在超疏水表面构建粗糙结构(2)在粗糙表面修饰低表面能物质。其中，增加表面粗糙度的主要方法包括：溶胶-凝胶法、诱导相分离法、电纺法等，然而，超疏水表面的实际应用还未工业化，许多问题亟待解决。如何简单方便、环境友好的制备超疏水表面还有待探索，定量指导超疏水表面的微观结构技术参数还需进一步完善。

发明内容

本发明目的是：提供一种拒水拒油超疏织物表面的制备方法，采用ATRP法在纤维基制备拒水拒油超疏表面，解决制备拒水拒油超疏表面操作复杂、对环境有污染等问题。

本发明的技术方案是：

一种拒水拒油超疏织物表面的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)称量棉织物，在引发剂、催化剂的作用下制备棉纤维素大分子引发剂；

(2)在上述制备的棉纤维素大分子引发剂上接枝单体GMA，反应体系抽真空通氮气，得到接枝GMA的棉纤维素，将所得的接枝GMA的棉纤维素浸泡在酸性溶液中，其上的环氧基团发生水解形成富含羟基的纤维素表面；和

(3)在上述制备的富含羟基的纤维素表面的接枝GMA的棉纤维素与低表面能单体发生酰化反应，得到拒水拒油超疏表面。

进一步的，步骤(1)中所述称量棉织物，在引发剂、催化剂的作用下制备棉纤维素大分子引发剂的步骤包括：称量棉织物、在磁力转子的搅拌作用下在容器中加入催化剂、溶剂，将所述容器降至10℃后再滴加所述引发剂，最后加入所述棉织物，在温度为10℃的条件下反应1小时，然后升温至30℃，反应24小时，制得棉纤维素大分子引发剂。

进一步的，步骤(1)中所述引发剂为2-溴异丁酰溴、催化剂为DMAP和三乙胺、溶剂为THF，所述棉织物：2-溴异丁酰溴：DMAP：三乙胺的质量比＝1：2～8：0.5：0.9，每1g所述棉织物需要的THF为50ml。

进一步的，步骤(2)中所述在上述制备的棉纤维素大分子引发剂上接枝单体GMA，反应体系抽真空通氮气，得到接枝GMA的棉纤维素，将所得的接枝GMA的棉纤维素浸泡在酸性溶液中，其上的环氧基团发生水解形成富含羟基的纤维素表面的步骤包括：以甲苯作为溶剂，以PMDETA作为配体、以CuBr和CuCl₂为催化剂，在所述棉纤维素大分子引发剂上接枝单体GMA，反应体系抽真空通氮气三次，并在30～60℃的温度下反应12～24小时，得到接枝GMA的棉纤维素，将所得的接枝GMA的棉纤维素浸泡在酸性溶液中，浸泡时间为1小时，其上的环氧基团发生水解形成富含羟基的纤维素表面。

进一步的，所述GMA：PMDETA：CuCl₂的摩尔浓度比＝1：0.01：0.001，所述PMDETA：CuBr的物质的量的比＝1：1～1：1.5。