一种绿色高效抗紫外且耐磨损超疏水织物及其制备方法
本发明属于功能材料，具体涉及一种绿色高效抗紫外且耐磨损超疏水织物及其制备方法。
背景技术：
1、表面润湿性是固体表面的一个重要特性，近年来成为了研究的热门。受自然生物疏水效应的启发，超疏水材料的特征是其仿生表面的水接触角(wca)>为150°，滑动角(sa)低于10°。迄今为止，超疏水表面在实际应用中引起了相当大的关注，如自清洗装置油水分离防污和抗冰材料等；但在实际应用中，当暴露在腐蚀性溶液或紫外线下时，往往会发生机械损伤并停止作用。
2、刘等人通过水热合成和喷涂技术，成功制备了一种高水接触角为158±1.6°、低滑动角为6±0.5°的超疏水pvdf/feve/go@tio2复合涂层。该涂层具备良好的耐磨损性和耐紫外效果，在紫外线的照射下仍然具备良好的超疏水性，但不能应用到织物上，这是因为织物表面存在不同的氧基，具有天然的亲水性。由于织物的这一特性，导致其在许多领域的潜在应用受到限制。郭等人利用简单的一锅法，在室温下通过共聚反应和三甲基硅基修饰工艺，设计了一种坚固的超疏水pda@sio2)包覆棉织物。该方法不仅使织物具备了超疏水性并且可以在紫外下使用，但并不能防紫外。申请号为cn114990885的中国发明专利公开了一种防紫外超疏水织物及其制备方法，申请号cn114045669a的中国发明专利公开了一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物及其制备方法，以上专利都证明了织物和超疏水的兼容性，设计出一种超疏水织物的可行性，但申请号为cn114990885的专利耐磨损性有待提高，使用寿命有很大的提升空间，申请号cn114045669a的专利使用了异氰酸酯等有毒物质，不符合现在绿色化学的宗旨。因此，开发一种具有抗紫外、自清洁和耐磨性等功能的织物基柔性材料在人体皮肤防护、高原边防服装以及柔性可穿戴功能材料领域具有广阔的应用前景。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种绿色高效抗紫外且耐磨损超疏水织物及其制备方法，以解决现有技术中超疏水织物难以同时具备抗紫外性能和耐磨性的问题。
2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1，配制碱性溶液和锌盐溶液，将碱性溶液加入到锌盐溶液中，水浴反应后获得含有氧化锌晶种的胶体溶液，将织物浸泡到含有氧化锌晶种的胶体溶液中，将织物取出后干燥，反复进行浸泡干燥若干次，获得含有氧化物晶种的织物；
5、步骤2，将含有氧化物晶种的织物放入混合溶液中，所述混合溶液为锌盐，蒸馏水和氨水的混合溶液，进行水热反应，反应结束后冷却至室温，将织物取出并清洗，干燥后获得阵列有氧化锌纳米棒晶须的织物。
6、步骤3，将阵列有氧化锌纳米棒晶须的织物浸泡到脂肪酸溶液中，取出后烘干，得到高效抗紫外且耐磨损超疏水织物。
7、本发明的进一步改进在于：
8、优选的，步骤1中碱性溶液为氢氧化钾，氢氧化钠或碳酸钠溶液中的任意一种或者几种，所述碱性溶液的浓度为0.01-0.1mol/l；所述锌盐溶液为乙酸锌溶液、氯化锌溶液或硫酸锌溶液中的任意一种或者几种，锌盐溶液的浓度为0.005-0.05mol/l。
9、优选的，步骤1中，水浴温度为50-100℃，水浴时间1-5h；
10、碱性溶液中碱性物质和锌盐溶液中锌盐的摩尔比为2:1。
11、优选的，步骤1中，浸泡次数为1-10次，每次浸泡时间为10min，浸泡后干燥温度为80℃。
12、优选的，步骤2中，锌盐为乙酸锌，氯化锌，硫酸锌的一种或者几种；混合溶液中，锌盐的加入量为0.001-0.01mol，氨水为1-10ml，其余为蒸馏水，混合溶液的总体积为60ml。
13、优选的，步骤2中，水热反应温度为50-150℃，水热反应时间为1-5h。
14、优选的，步骤2中，干燥温度为50-100℃。
15、优选的，步骤3中，脂肪酸溶液的浓度为0.005-0.05mol/l。
16、优选的，步骤3中，烘干温度为50-100℃。
17、一种通过上述任意一项制备方法制得的高效抗紫外且耐磨损超疏水织物，包括织物，所述织物上阵列有氧化锌纳米棒晶须，所述晶须的长度为10-20μm，直径为30-50nm。
18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19、本发明公开了一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物，其制备方法为：先通过水浴的方法在织物上进行晶种的生长，然后水热法生长阵列式zno纳米晶须，最后利用脂肪酸使表面具备超疏水性能。该方法全程不使用剧毒有害物质，过程简单可行；织物表面存在不同的活性基团，具有天然的亲水性，所以其在许多领域的潜在应用受到限制。将亲水性织物转化为超疏水性织物，对扩大织物的实际应用具有重要意义。而本发明制备的织物疏水角达到153°，并且可以经受砂纸的打磨而不破坏其超疏水性能，此外，这种阵列式氧化锌晶须具有高的比表面积和多孔特性，有利于对紫外光的多重反射和吸收，从而赋予纤维织物优异的抗紫外特性，产品在300nm处的紫外透过率甚至接近于0，表现出优异的抗紫外性能，应用前景广泛。这种阵列式氧化锌晶须阵列式晶须在织物表面均匀且附着力强，相比浸泡法服役性能更为稳定，克服了目前超疏水织物的众多弊端，并且过程不使用剧毒对环境有害的物质，绿色环保，相比球形等其他结构的氧化锌抗紫外性能更为优异，对紫外线屏蔽效果接近100％。材料环境适应性强，功能稳定，具有柔性可穿戴的特性，应用范围广。。
技术特征：
1.一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，步骤1中碱性溶液为氢氧化钾，氢氧化钠或碳酸钠溶液中的任意一种或者几种，所述碱性溶液的浓度为0.01-0.1mol/l；所述锌盐溶液为乙酸锌溶液、氯化锌溶液或硫酸锌溶液中的任意一种或者几种，锌盐溶液的浓度为0.005-0.05mol/l。
3.根据权利要求1所述的一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，步骤1中，水浴温度为50-100℃，水浴时间1-5h；
4.根据权利要求1所述的一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，步骤1中，浸泡次数为1-10次，每次浸泡时间为10min，浸泡后干燥温度为80℃。
5.根据权利要求1所述的一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，步骤2中，锌盐为乙酸锌，氯化锌，硫酸锌的一种或者几种；混合溶液中，锌盐的加入量为0.001-0.01mol，氨水为1-10ml，其余为蒸馏水，混合溶液的总体积为60ml。
6.根据权利要求1所述的一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，步骤2中，水热反应温度为50-150℃，水热反应时间为1-5h。
7.根据权利要求1所述的一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，步骤2中，干燥温度为50-100℃。
8.根据权利要求1所述的一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，步骤3中，脂肪酸溶液的浓度为0.005-0.05mol/l。
9.根据权利要求1所述的一种高效抗紫外且耐磨损超疏水织物的制备方法，其特征在于，步骤3中，烘干温度为50-100℃。
10.一种通过权利要求1-9任意一项制备方法制得的高效抗紫外且耐磨损超疏水织物，其特征在于，包括织物，所述织物上阵列有氧化锌纳米棒晶须，所述晶须的长度为10-20μm，直径为30-50nm。
技术总结
本发明公开了一种绿色高效抗紫外且耐磨损超疏水织物及其制备方法，属于功能材料技术领域，该材料先在织物上生长晶种，为氧化锌阵列式晶须的生成提供成核位点，促进阵列式多孔氧化锌晶须在纤维织物表面的均匀生长，然后通过简单的水热合成，在织物上生长ZnO纳米棒阵列式晶须，再利用脂肪酸的不饱和键与氧化锌发生失水反应，降低氧化锌的表面能，并与晶须微纳米结构协同赋予纤维织物超疏水自清洁特性。这种阵列式氧化锌晶须在织物表面均匀且附着力强，相比浸泡法服役性能更为稳定，相比球形等其他结构的氧化锌抗紫外性能更为优异，对紫外线屏蔽效果接近100％。材料环境适应性强，功能稳定，具有柔性可穿戴的特性，应用范围广。
技术研发人员：李永,尹宇星,吴君,王梦瑶,张卓昱
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23