一種表面改性的功能犛牛毛絨面料的製作方法

2023-04-25 17:38:36

一種表面改性的功能犛牛毛絨面料的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種表面改性的功能犛牛毛絨面料，其主要內容包括：以我國青藏高原天然犛牛毛、絨為原料，利用有機矽對材料進行兩步法處理；在毛、絨纖維表面接枝二戊醯氯，使得纖維表面具有高活性的基團；通過已接枝的醯氯基團與有機矽進行反應對材料表面進行改性；對犛牛毛、絨的基本物理性質研究，包括：處理前後的材料進行化學成分、微觀結構、表面形態、防水性能、保暖性能、密度等；對犛牛毛、絨超疏水表面進行測試。該毛呢面料是一種天然材料；無毒，人體接觸感覺舒適；具有仿生超疏水結構；同時具有防水、防雪功能；透氣性能好等優點，且犛牛毛、絨資源豐富，便於採集；本發明可有效的提高犛牛製品的經濟價值，可為西部少數民族地區的毛紡工業的發展提供有力的技術支持。
【專利說明】一種表面改性的功能犛牛毛絨面料

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種表面改性的功能犛牛毛絨面料，特別是涉及一種具有超疏水性能 的防水面料的製備方法，屬於紡織【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 犛牛被稱作高原之舟，是西藏高山草原特有的牛種，主要分布在喜馬拉雅山脈和 青藏高原。犛牛全身一般呈黑褐色，身體兩側和胸、腹、尾毛長而密，四肢短而粗健。犛牛生 長在海拔300(Γ5000米的高寒地區，能耐零下30°C ~40°C的嚴寒，犛牛是世界上生活在海拔 最高處的哺乳動物。犛牛分為野犛牛和家犛牛，野犛牛又叫野牛，英文名wild yak，藏名音 譯亞歸。偶蹄目，牛科，牛亞科、犛牛屬，是家犛牛的野生同類，典型的高寒動物，性極耐寒， 這與其毛、絨具有的高保暖性能有密切關係。犛牛為青藏高原特有牛種，為國家一類保護動 物。我國耗牛毛纖維資源豐富，主要分布在青海、西藏、四川、甘肅等地。耗牛毛纖維大部分 由鱗片層和皮質層組成，只含有極少的髓質層，強力較高，但因其鱗片緊貼毛幹、比較光滑、 抱合力極差。又因纖維粗、長、捲曲少、硬挺、剛直、給紡紗帶來極大困難。犛牛絨纖維彈性 好，滑糯，光澤柔和，不易起球，保暖性與羊絨相似，其價格比羊絨低，純紡或混紡具有較高 的經濟價值(暢衍榮·犛牛毛（絨）的分梳[J]·毛紡科技，1986，（3) : 49-53·)。但整 體上來說，犛牛毛、絨的生產長期都處於粗加工、技術含量低、附加值低的勞動密集型生產 佔相當大的比重，高附加值、高技含量的加工生產相對較少，制約了犛牛資源的有效利用和 相關產業發展。
[0003] 疏水織物可用於防雨/雪服、帳篷、軍用作戰服等方面，其巨大潛在市場和經濟效 益使其成為紡織工業研究的熱點。為了提高材料表面的疏水性，就必須解決表面的浸潤 性。浸潤性是固體表面的重要特徵之一，由表面的化學組成和微觀結構共同決定（Jiang L, Wang R, Yang B. Binary cooperative complementary nanoscale interfacial materials [J]· Pure Appl. Chem·, 2000, 72:73-77·)。近年來，超疏水表面引起了人 們的普遍關注，如在自清潔材料、微流體和無損液體傳輸等領域都有廣泛應用。超疏水錶 面是指與水的接觸角>150°的表面。接觸角是衡量固體表面疏水性的標準之一，但判斷 一個表面的疏水效果時，還應考慮到它的動態過程，一般用滾動角來衡量。滾動角為前進 接觸角（簡稱前進角）與後退接觸角（簡稱後退角）之差值，代表了水滴在固體表面上的滯 後現象。一個真正意義上的超疏水表面，應該既具有較大的靜態接觸角，又具有較小的滾 動角。自然界中有許多超疏水表面的實例，如荷葉、水稻葉、蟬翼以及水黽腿等，這些天然 材料的特殊表面結構在材料表面製造超疏水表面提供了模型(高雪峰，江雷.天然超疏 水生物表面研究的新進展[J].物理，2006，35(7):559-564.)。研究發現，微米結構與 納米結構相結合的階層結構是引起表面超疏水的根本原因。對這樣的特殊生物表面，在紡 織品表面上進行模仿，通過控制合適的表面形態，可以得到超疏水自清潔表面、滾動各向異 性表面和聞粘附性超疏水表面等具有特殊表面性質的紡織品材料。最典型的如荷葉表面、 蝴蝶等鱗翅目昆蟲的翅膀及水鳥的羽毛等。通過觀察和研究發現，此類表面除有疏水的化 學組分外，在微觀尺度上還有微細的粗糙結構。在電子顯微鏡下，荷葉表面具有雙層微觀 結構，即由微米尺度的乳突和其上的納米尺度蠟狀晶體組成；蝶類翅膀上的粉末由約100 μηι的扁平囊狀物組成，囊狀物由無數角質層(對稱的甲殼質組成）構成，其表面並不光潔， 這就是蝴蝶常具有色彩斑斕的結構色及較好疏水性的原因。所以製備超疏水表面就要求： (1)在疏水材料(接觸角>90° )表面上構建粗糙結構；（2)在粗糙表面上修飾低表面能物 質。常通過在表面覆蓋氟碳鏈或矽烷鏈來降低表面能。從製備方法來說，主要有誘導相分 離法、電紡法、溶膠一凝膠法等。
[0004] 近年來，在織物表面進行超疏水處理，製備功能性防水、防汙、防雪等服裝面料是 界面科學領域以及紡織工業中一個研究熱點。而在動物纖維織物表面進行超疏水處理的研 究卻鮮有報導。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的是建立一種表面改性的功能犛牛毛絨面料，該聚合物材料具有以下 優點：該毛呢面料是一種天然材料；無毒，人體接觸感覺舒適；具有仿生超疏水結構；同時 具有防水、防雪功能；透氣性能好等優點。本專利中擬利用十六烷基三甲氧基矽烷（HDTMS) 對犛牛毛、絨進行表面修飾，利用矽作為低表面能物質降低織物表面能，而十六烷基作為疏 水物質構建納米級的表面粗糙結構，從而製備仿生的超疏水表面。本專利中以我國青藏高 原天然犛牛毛、絨為原料，利用有機矽對材料進行兩步法處理，使材料表面具有仿生超疏水 結構，從而製備一種新型的防水透氣毛呢面料。
[0006] 防水毛呢面料的製備技術方案如下： 1) 在毛、絨纖維表面接枝二戊醯氯

【權利要求】
1. 一種表面改性的功能犛牛毛絨面料，其結構特徵在於：所述的毛呢面料是由通過表 面超疏水改性製備而成的。
2. -種製備權利要求1所述的表面改性的功能犛牛毛絨面料的方法是通過如下步驟 進行的： 1) 在毛、絨纖維表面接枝二戊醯氯； 2) 將十六烷基三甲氧基矽烷浸泡到甲醇中使其Si - OCH3基團充分水解成為Si - 0H矽 醇； 3) 利用醯氯與矽醇之間的取代反應對材料表面進行改性，隨後利用脫水反應使矽醇之 間形成Si - 0鍵，固定疏水烷基於材料表面。
3. 根據權利要求2所述的一種表面改性的功能犛牛毛絨面料的製備方法，其特徵在於 上述方法中步驟1)所使用的表面超疏水材料為十六烷基三甲氧基矽烷。
4. 根據權利要求2所述的一種表面改性的功能犛牛毛絨面料的製備方法，其特徵還在 於上述方法中步驟3)所使用的表面修飾劑為二戊醯氯。
5. 根據權利要求2所述的一種表面改性的功能犛牛毛絨面料的製備方法，其特徵還在 於上述方法中步驟3)所進行表面改性反應中，需進行水解反應，將十六烷基三甲氧基矽烷 浸泡到甲醇中使其水解成為矽醇。
6. 根據權利要求2所述的一種表面改性的功能犛牛毛絨面料，其特徵還在於：該毛呢 面料為犛牛毛、絨類的纖維所製成。
7. 根據權利要求2所述的一種表面改性的功能犛牛毛絨面料，其特徵還在於：該毛呢 面料具有良好的防水性能，其表面接觸角應大於120°。
【文檔編號】D06M101/12GK104088148SQ201410333556
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月13日 優先權日:2014年7月13日
【發明者】不公告發明人 申請人:成都市綠科華通科技有限公司