专利名称：一种织物的超疏水改性方法
技术领域：
本发明涉及纺织材料的改性整理技术，具体为一种织物的超疏水改性方法。
背景技术：
通常将接触角大于90。的固体表面称为疏水表面；将接触角大于150°的固体表 面称为超疏水性表面。超疏水纺织品独特的表面特性，使其在国防、日常生活和众多工业领 域有着广泛应用。 目前，超疏水纺织品加工技术采用的是浸渍法或轧_烘_焙法。浸渍法是在一定 条件下，将织物浸入疏水整理剂的工作液中处理，经甩干或吸水后再进行烘干和焙烘固着 的加工方法；轧_烘-焙法是利用浸糟和轧车，将织物浸渍工作液，接着轧车轧压，使织物的 含水率在一定值以下，然后再进行烘干和焙烘固着的加工方法。 可以看出，这两种加工方法都不符合现代生态环保的加工理念。首先，它们都要 将整理剂与适当的水混合，配制成一定浓度的工作液或整理液，配制工作液需要消耗大量 的水，而且剩余工作液要排放掉，工作液的排放不但污染环境，同时造成整理剂的浪费，增 加成本；其次，水在加工过程中只起介质作用，织物在浸轧工作液后，含水率一般为自身重 量的60-80%，烘去这些水分需要消耗大量的热能，违背节能减排的现代企业要求；再次， 疏水改性所用的整理剂商品一般为乳液型，而乳液对储存和运输条件要求严格，如高温或 低温、振荡、光照、混入其它杂质等都会导致其破乳漂油；商品乳液整理剂的固含量通常为 30-40% ，其余是水，运输、存储都不便，成本高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种织物的超疏水改性 方法。该方法以超临界二氧化碳为介质，直接采用固态氟化合物对织物进行疏水改性，生产 过程没有水的参与，彻底解决了废水的排放污染问题；固态疏水剂省去了助剂厂将固态整 理剂再乳化成乳液的麻烦，且容易存储和运输，安全稳定，是一种清洁、环保、低耗的工艺方 法。 本发明解决所述技术问题的技术方案是设计一种织物的超疏水改性方法，该方 法采用以下工艺 先对疏水整理剂进行干燥处理，然后投放在超临界C02染釜内，再把待处理的织物 置于超临界C02染釜内，进而进行超疏水改性处理，处理后取出，即得到超疏水织物；
所述的疏水整理剂为含氟疏水整理剂，包括EX-1000E和X-100 ;所述疏水整理剂 的干燥是将固态含氟疏水整理剂置于40-8(TC的烘箱中，干燥处理1-2小时，使其含水率控 制在5%以下，然后密封保存，待用； 所述的超疏水改性处理，是先将干燥处理后的疏水整理剂按待处理织物重量 1_10%的比例投放在超临界C02染釜内，再将待处理织物缠绕在铸铁砂芯轴上并置于所述 染釜中，使织物处于超临界C02流体环境中，在工艺条件为温度70 150°C 、压力8 30MPa和时间1 4h下，超疏水改性处理该织物。 与现有技术相比，本发明方法是以无毒、清洁、化学惰性的超临界二氧化碳为介 质，直接采用固态氟化合物对织物进行疏水改性，生产过程没有水的参与，彻底解决了耗水 和废水的污染问题；改性处理过程结束后，压力降低二氧化碳挥发，织物即呈现干态，无需 烘干，节省了热能，减少了排放；直接使用固态疏水整理剂，省去了助剂厂将固态整理剂再 乳化成乳液的麻烦，且固态整理剂容易存储和运输，安全稳定，是一种清洁、环保、低耗和低 成本的新工艺方法。
图1为本发明织物的超疏水改性方法处理后的织物滴上水滴后的表面状态照片图。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。
本发明设计的织物的超疏水改性方法(简称方法)采用以下工艺 先对疏水整理剂进行干燥处理，然后按适当比例投放在超临界C02染釜内，再把待
处理的织物置于超临界C02染釜内，进而进行超疏水改性处理织物，处理后取出，即得到超
疏水织物成品。 本发明方法的关键工艺在于疏水整理剂的干燥处理和超疏水改性处理织物两个 步骤。所述疏水整理剂的干燥处理是将固态疏水整理剂置于40-8(TC的烘箱中，干燥处理 1-2小时，使其含水率控制在5%以下，优选控制含水率在3%以下，然后密封保存，待用。所 述的疏水整理剂为含氟疏水整理剂，也是指有机氟化物，具体说，所述的含氟疏水整理剂包 括EX-IOOOE和X-IOO。之所以选择这些含氟疏水整理剂是因为；(l)有机氟化物，如全氟化 合物是迄今为止所发现的自然界中表面能最低的物质(拒水拒油性能最好的物质)，采用 适当工艺使这种物质在纤维(或材料)表面形成一个覆盖层，那么纤维(或材料)表面将 具有很好的疏水疏油性；(2)有机氟化物的特定化学结构，使其在超临界C02流体中有较好 的溶解性能，同时超临界C02流体对涤纶等疏水性纤维有很好的溶胀作用，因而超临界C02 流体能够夹带着有机氟化物进入涤纶纤维表面的大分子之间，并溶嵌在其中，在纤维表面 形成疏水层，使织物具有超疏水性能。本发明方法采用的含氟疏水整理剂选择固态产品，可 以使本发明方法完全不用介质水，工艺简化，减少排放，降低成本。 本发明方法的另一关键工艺是所述的超疏水改性处理。该处理工艺是将所述干燥 处理后的疏水整理剂投放在超临界C02染釜内，疏水整理剂的投放比例为待处理织物重量 的1-10%，优选5_6%，然后将待处理织物缠绕在铸铁砂芯轴上，并置于超临界C02染釜中， 使之处于超临界C02流体环境之中；然后在工艺条件为温度70 150°C 、压力8 30MPa和 时间1 4h下，超疏水改性处理该织物。 所述的超临界C02超疏水改性处理工艺原理是超临界二氧化碳(C02)流体具有 接近于液体的密度，使其对极性相近的溶质有很大的溶解能力；粘度与气体接近，传质速率 大、扩散系数大，传质能力良好；对于极性相近的高聚物具有很好的溶胀作用。这一性质为 以超临界二氧化碳作介质对纺织品进行功能改性提供了一条途径。由于二氧化碳的分子呈直线型，两个氧原子分别在碳的两侧，呈对称分布，不显极性，这种非极性的，液态二氧化碳
对极性物质的溶解能力不高，对低极性和非极性物质都有较高的溶解能力，因而对非极性
或疏水性纤维具有较强的溶胀能力，如超临界C(V流体对涤纶纤维有很好的溶胀作用。含
氟疏水剂在水中不溶解，但可溶于超临界二氧化碳中。二氧化碳还有无色、无臭、无毒、不
燃、价廉、化学惰性、原料来源广、成本低等优点。超临界二氧化碳某些性能例如密度、介电
常数、扩散系数和溶解度参数都可通过改变压力和温度连续控制，方便工艺调节。 本发明方法采用超临界C02流体作为介质对织物进行超疏水整理，没有水的消耗
和废水的排放，比现有超疏水整理方法在环保方面有了很大提升；省去了耗能很高的烘干
和焙烘处理环节，节能减排；并且处理过程完毕后，C02可以回收循环利用，C02来源广，可再
生，成本低，是一种绿色工艺方法。本发明采用超临界C02作为介质对织物进行超疏水整理
流程短、影响因素少，质量可控性强；所用疏水整理剂为固态，减少了含氟疏水整理剂乳液
的运输成本，并且固态疏水剂稳定性好，易于储存保管，适于工业化应用。 本发明方法适于处理非极性或低极性的纤维织物，如涤纶、锦纶、丙纶、醋酯纤维
等织物，织物制造方式没有限制，如梭织物或针织物都可以。经本发明方法处理后的织物疏
水效果明显，静态接触角为150-157° ，滚动角《5° (参见实施例)。 本发明未述及之处适用于现有技术。 下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步说明本发明工艺方法，
不限制本发明权利要求。 实施例1 采用本发明方法处理涤纶平纹织物，规格210T。 先将固态含氟疏水整理剂EX-1000E放入烧杯中，于40°C的烘箱中，干燥处理2小 时后，控制含水率1. 5%，密封备用。 将干燥处理后的含氟疏水整理剂EX-1000E按织物重量的5%放入超临界C02染釜 内，把涤纶织物缠绕在铸铁砂芯轴上，并置于超临界C02染釜中，在超临界C02流体环境中， 对涤纶织物进行超疏水改性处理；处理工艺条件温度15(TC、压力20MPa、时间4h ;处理后 即得到所述超疏水涤纶织物。 经检测，所得超疏水涤纶织物的接触角为150° ，滚动角5° (参见图1)。
实施例2 采用本发明方法处理醋酯纤维平纹织物，规格210T。 将固态含氟疏水整理剂EX-1000E放入烧杯中，于80°C的烘箱中，干燥处理2小时， 控制含水率2%，密封备用。 将干燥处理后的含氟疏水整理剂按织物重量的3%放入超临界C02染釜内，把涤纶 织物缠绕在铸铁砂芯轴上，并置于超临界C02染釜中，在超临界C02流体环境中，对涤纶织物 进行超疏水改性处理；处理工艺条件温度12(TC、压力30MPa、时间3h ;处理后即得到所述 的超疏水醋酯纤维织物。 经检测，所得超疏水醋酯纤维织物的接触角为154° ，滚动角5。。
实施例3 采用本发明方法处理织物涤纶针织物，横密135个线圈/10cm，纵密190个线圈 /10cm。
将固态含氟疏水整理剂EX-1000E放入烧杯中，于8(TC的烘箱中，干燥处理1小时， 控制含水率3%，密封备用。 将干燥处理后的含氟疏水整理剂按织物重量的6%放入超临界C02染釜内，把涤纶 针织物缠绕在铸铁砂芯轴上，并置于超临界C02染釜中，在超临界C02流体环境中，对涤纶织 物进行超疏水改性处理；处理工艺条件温度13(TC、压力8MPa、时间2. 5h ;处理后即得到 所述的超疏水涤纶针织物。 经检测，所得超疏水涤纶针织物的接触角为153° ，滚动角5。。
实施例4 采用本发明方法处理锦纶平纹织物，规格190T。 将固态含氟疏水整理剂X-100放入烧杯中，于6(TC的烘箱中，干燥处理1. 5小时， 控制含水率2%，密封备用。 将干燥处理后的含氟疏水整理剂按织物重量的6%放入超临界C02染釜内，把涤纶 平纹织物缠绕在铸铁砂芯轴上，并置于超临界C02染釜中，在超临界C02流体环境中，对涤纶 织物进行超疏水改性处理；处理工艺条件温度11(TC、压力15MPa、时间4h ;处理后即得所 述的超疏水锦纶织物。 经检测，所得超疏水锦纶织物的接触角为157° ，滚动角4。。
实施例5 采用本发明方法处理织物丙纶平纹织物，规格210T。 将固态含氟疏水整理剂X-100放入烧杯中，于6(TC的烘箱中，干燥处理1. 5小时， 控制含水率5%，密封备用。 将干燥处理后的含氟疏水整理剂按织物重量的8%放入超临界C02染釜内，把锦纶 平纹织物缠绕在铸铁砂芯轴上，并置于超临界C02染釜中，在超临界C02流体环境中，对涤纶 织物进行超疏水改性处理；处理工艺条件温度7(TC、压力30MPa、时间4h ;处理后即得到 所述的超疏水丙纶织物。 经检测，所得超疏水丙纶织物接触角为152° ，滚动角5。。
权利要求
一种织物的超疏水改性方法，该方法采用以下工艺先对疏水整理剂进行干燥处理，然后投放在超临界CO2染釜内，再把待处理的织物置于超临界CO2染釜内，进而进行超疏水改性处理，处理后取出，即得到超疏水织物；所述的疏水整理剂为含氟疏水整理剂；所述疏水整理剂的干燥是将固态含氟疏水整理剂置于40-80℃的烘箱中，干燥处理1-2小时，使其含水率控制在5％以下，然后密封保存，待用；所述的超疏水改性处理，是先将干燥处理后的疏水整理剂按待处理织物重量1-10％的比例投放在超临界CO2染釜内，再将待处理织物缠绕在铸铁砂芯轴上并置于所述染釜中，使织物处于超临界CO2流体环境中，在工艺条件为温度70～150℃、压力8～30MPa和时间1～4h下，超疏水改性处理该织物。
2. 根据权利要求1所述的织物的超疏水改性方法，其特征在于所述的含氟疏水整理剂 为EX-1000E和X-IOO。
3. 根据权利要求1所述的织物的超疏水改性方法，其特征在于所述的含水率控制在 3%以下。
4. 根据权利要求1所述的织物的超疏水改性方法，其特征在于所述的疏水整理剂按待 处理织物重量5-6%的比例投放在超临界C02染釜内。
全文摘要
本发明公开一种织物的超疏水改性方法，该方法采用以下工艺先将疏水整理剂置于40-80℃的烘箱中，干燥处理1-2小时，使其含水率在5％以下，密封备用；然后按待处理织物重量1-10％的比例把干燥后的疏水整理剂投放在超临界CO2染釜内，再将待处理织物缠绕在铸铁砂芯轴上并置于所述染釜中，使织物处于超临界CO2流体环境中，在工艺条件为温度70～150℃、压力8～30MPa和时间1～4h下，超疏水改性处理该织物，处理后取出即得；所述的疏水整理剂为含氟疏水整理剂。
文档编号D06M13/00GK101775744SQ20101000092
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者张庆富, 杨文芳, 申晓星 申请人:天津工业大学