[发明专利]一种纳米二氧化硅-无氟超疏水整理剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米二氧化硅‑无氟超疏水整理剂及制备方法和应用，属于功能助剂领域。本发明的纳米二氧化硅‑无氟超疏水整理剂包括疏水分子、纳米二氧化硅和硅烷偶联剂或络合剂，其中疏水分子的浓度为1.0wt％‑6.0wt％，纳米二氧化硅和疏水分子的浓度比为1:1‑1:6；硅烷偶联剂或络合剂与疏水分子的浓度比为1:1‑1:6。本发明的纳米二氧化硅‑无氟超疏水整理剂制备工艺简单，成本低，整理棉织物后与水的接触角可以达到160°以上，与油的接触角可以达到150.5°以上，水洗30次以后与水的接触角还能保持在130°以上，超疏水疏油、耐水洗、耐污性能优异。

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化硅-无氟超疏水整理剂及制备方法和应用，属于功能助剂领域。

背景技术

随着生活水平的提高，消费者对织物的功能性要求越来越高，棉织物的疏水改性已经成为一个研究热点。超疏水织物一般具有良好的自清洁和抗污抗菌等性能，因此它开辟了制备自洁、防水和防污服装的途径。

在自然界中，许多水禽羽毛、植物叶面等都具有超疏水性，如蜻蜓翅膀、水黾的腿、荷叶等，其中最典型的就是“荷叶效应”。荷叶表面的超疏水特性主要是由其表面粗糙的微纳结构及疏水表皮蜡质层共同作用而来。因此表明织物表面的超疏水性可由表面粗糙度和表面自由能两者共同决定，可以分别通过提升织物表面粗糙度和降低表面自由能制备超疏水棉织物。

在制备疏水织物的过程中，氟化物是最常用的疏水整理剂，且逐渐被用于超双疏(超疏水-超疏油)织物的制备。Zhang Ming等利用Stober法制备纳米二氧化硅颗粒，再将棉织物反复浸渍在硅颗粒溶液和十七氟癸基三甲氧基硅烷甲醇溶液中，制备出的超疏水棉织物，接触角可达155°，但是所采用的含氟长链化合物化学性质稳定，很难被降解，具有生物积累性、持久性等。目前在全球范围内的许多生物体、水体，甚至在人迹罕至的北极都出现此类化合物的踪迹。

此外，织物表面纤维的凸出和编织结构仅可产生微米级的粗糙度，为了形成纳米级粗糙结构，通常采用光刻法、相分离、化学气相沉积、电化学沉积、水热法、溶胶-凝胶法和其他利用昂贵材料和设备或苛刻条件的方法。并且，大多数超疏水纺织品的耐久性很差，严重阻碍了超疏水纺织品的实际应用。

而且，即使制备得到了超疏水织物，其也不一定具备良好的疏油效果。油比水的的表面能更低，所以实现超疏油需要更加苛刻的条件。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种工艺简单、成本低廉、耐水洗且兼备防油、防污功能的纳米二氧化硅-无氟超疏水整理剂及制备方法和应用。

本发明的第一个目的是提供一种纳米二氧化硅-无氟超疏水整理剂，其组分包括疏水分子、纳米二氧化硅，以及硅烷偶联剂或络合剂，其中疏水分子的浓度为1.0wt％-6.0wt％，纳米二氧化硅和疏水分子的浓度比为1:1-1:6；硅烷偶联剂或络合剂与疏水分子的浓度比为1:1-1:6。

在本发明的一种实施方式中，所述的疏水分子为有机硅类或长链烷烃类中的一种或者一种以上。

在本发明的一种实施方式中，所述的疏水分子为十八烷基胺、三乙氧基辛基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或者一种以上。

在本发明的一个实施方式中，所述的硅烷偶联剂或络合剂为乙二胺四乙酸、3-氨基丙基三乙氧基硅氧烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或者一种以上。

本发明的第二个目的是提供本发明所述的纳米二氧化硅-无氟超疏水整理剂的制备方法，具体制备方法为：将疏水分子的水溶液加入纳米二氧化硅以及硅烷偶联剂或络合剂的混合溶液中，持续搅拌，进行反应，制得纳米二氧化硅-无氟超疏水整理剂，其中疏水分子的浓度为1.0wt％-6.0wt％，纳米二氧化硅和疏水分子的浓度比为1:1-1:6；硅烷偶联剂或络合剂与疏水分子的浓度比为1:1-1:6。