一种基于Zn-MOF衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法

本发明属于纺织品功能整理，涉及一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法。

背景技术：

1、自无线通信技术突破以来，出现了大量新的无线连接设备，提高了我们的生活质量，但也不可避免地导致了严重的电磁(em)污染。相比于普通的电磁屏蔽材料，吸波材料避免了反射到环境中的电磁波造成的二次污染，因此电磁波吸收材料的发展为电磁污染这一问题提供了解决思路。电磁波吸收材料被广泛用于室内、外及电子元件等，它们通常会受到实际应用中各种恶劣环境条件(如湿度、酸、碱条件)的影响。赋予电磁波吸收材料超疏水性能，实现优异的自清洁、防污等性能，大大延长了电磁波吸收材料的使用寿命及效果。因此，开发超疏水电磁波吸收多功能材料对提高电子设备在恶劣环境下的使用寿命和吸波性能的稳定性具有重要的现实意义。

2、目前我国纺织工业正处于转型升级的关键阶段，加快纺织品多功能整理技术应用是我国纺织工业发展规划纺织科技创新重点工程之一。超疏水吸波多功能纺织品能够很好的对水产生排斥效果，还能够对冲击到其表面的大部分电磁波进行损耗，这部分电磁波在织物内部多次反射转化成热量消散，保护人体免受外界电磁波危害，具有抗沾污、自清洁、吸收微波等多功能性，可以大大延长吸波纺织品的使用寿命，同时具有的纺织材料的柔韧、透气、轻质等优异特性，可广泛应用于军用帐篷、船舰桅杆、吸波防护服等，在工业生产、生物医药、军工防护和日常生活等领域具有广阔的应用前景，也可拓展用于环境工程、建筑装饰材料等领域。

3、目前关于同时具有超疏水吸波的多功能纺织品的报道研究相对较少。

4、中国专利cn 115319080a公开了一种超疏水吸波材料的制备方法、由该方法制备的超疏水吸波材料及其应用。将硼氮源和钴源、去离子水充分混合，制得前驱体溶液。在50-80℃温度下蒸发该前驱体溶液至粘稠状，获得热解前驱体。随后在氨气气氛下煅烧热解前驱体，自然冷却获得褐色蓬松粉末。最后，将得到的黑色粉末用乙醇洗涤真空干燥获得超疏水吸波材料。该专利在吸波材料的制备中需要耗费比较长的时间。并且该专利虽然探究了超疏水吸波材料的制备及应用，但将材料作为一种涂层整理到工件表面，未提及整理到纺织品表面。

5、文献1(electromagnetic absorber converting radiation formultifunction,materials science and engineering:r:reports,volume 145,july2021,100627)中探究了柔性可穿戴的电磁波吸收材料。不具有优异的超疏水性，无法避免污染物的黏附，还可能会受到腐蚀损伤。

6、文献2(morphology-controlled coni/c hybrids with bifunctions ofefficient anti-corrosion and microwave absorption,journal of materialsscience&technology,volume 102,10march 2022,pages 24-35)中通过制备三种不同形态的coni/c杂化物探究高效防腐和微波吸收的双功能材料。制备所得的材料水接触角为110.9°，并未达到超疏水效果，不能起到优异的防腐蚀功能。

7、因此，研究一种有良好超疏水性的柔性吸波纺织品的制备方法具有十分重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于zn-mof(锌金属基有机骨架)衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，将纺织品浸渍于有机硅和zn-mof衍生碳的混合溶液中，依次经浸轧、预烘、焙烘，制得基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品；

4、有机硅为十六烷基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷或聚二甲基羟基硅氧烷，适用于本发明的有机硅包括但不仅限于上述这些，其他具有粘结作用的低表面能有机硅同样适用于本发明；

5、zn-mof衍生碳具有规则的多面体结构，直径为50～500nm，为纺织品提供微纳米粗糙结构；zn-mof衍生碳的最小反射损耗为-20～-50db；

6、基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的水接触角不低于150.7°，最小反射损耗不高于-21.2db。

7、作为优选的技术方案：

8、如上所述的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，有机硅和zn-mof衍生碳的混合溶液中，溶剂为异丙醇、正己烷、苯甲醇、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺或乙酸乙酯，有机硅含量为0.5～8wt％，zn-mof衍生碳含量为0.1～5wt％。

9、如上所述的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，纺织品为涤纶、锦纶、棉、天丝、莫代尔或醋酸纤维。

10、如上所述的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，浸渍时间为5～40min，浸扎时的带液率为100％(带液率＝(织物浸轧混合液后的质量–织物浸轧混合液前的质量)/织物浸轧混合液前的质量×100％)，预烘温度为50～100℃，预烘时间为1～30min，焙烘温度为150～200℃，焙烘时间为10～60min。

11、如上所述的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，zn-mof衍生碳的制备步骤如下：

12、(1)将锌化合物溶解在溶剂中得到含锌化合物的溶液，将2-甲基咪唑溶解在溶剂中得到含2-甲基咪唑的溶液；

13、(2)在搅拌条件下将含2-甲基咪唑的溶液加入至含锌化物的溶液中，加入完成后匀速搅拌并静置，然后用无水乙醇反复洗涤，离心收集白色沉淀物，将沉淀物放置在真空干燥箱中干燥，即得zn-mof；

14、(3)在管式炉中，氮气氛围下，将研磨均匀后的zn-mof进行热解后自然冷却至室温，制得zn-mof衍生碳。

15、如上所述的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，步骤(1)中锌化合物为无水醋酸锌、六水合硝酸锌、氯化锌或硫酸锌，溶剂为乙醇、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、甲醇或正己醇。

16、如上所述的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，含锌化合物的溶液中锌化合物的含量为0.5～5wt％，含2-甲基咪唑的溶液中2-甲基咪唑的含量为0.5～5wt％。

17、如上所述的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，步骤(2)中搅拌温度为15～40℃，加入完成后搅拌的时间为10～40min。

18、如上所述的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品的制备方法，步骤(3)中热解的温度为500～1000℃，时间为2h。

19、发明机理：

20、本发明采用有机硅、zn-mof衍生碳混合液对纺织品功能整理，获得超疏水吸波纺织品。一方面，有机硅具有优异的低表面能特性及较高的化学稳定性，能够降低整理织物的表面自由能，同时有机硅在织物表面形成具有粘结作用的膜，有效提高超疏水吸波纺织品表面的耐久稳定性；另一方面zn-mof衍生碳平均粒径50～500nm，粒径分布均匀，不仅具有规则多面体的微观粗糙结构，还具有良好的吸收微波效果。因此采用有机硅、zn-mof衍生碳混合液对纺织品功能整理，通过将低表面能物质有机硅与zn-mof衍生碳的协同作用获得超疏水吸波多功能纺织品。

21、实现超疏水表面的两个必要条件是低表面能和微纳米粗糙结构。有机硅降低了纺织品的表面能，并不能为纺织品提供微波吸收功能，同时织物疏水效果提升有限，不能达到超疏水，进而配合使用zn-mof衍生碳进行整理，增加织物表面的粗糙度，使疏水效果有进一步提升作用；zn-mof衍生碳不仅为纺织品构筑了微纳米粗糙表面，还作为微波吸收剂赋予纺织品吸波性能。单纯使用zn-mof衍生碳，与织物之间结合强度较差，不能达到微波吸收的长久寿命，配合使用有机硅进行整理，不仅可以有效保证zn-mof衍生碳吸收微波性能，其吸波性能的耐久性也会有进一步提升。使用有机硅与zn-mof衍生碳对纺织品进行整理，赋予吸波纺织品超疏水性能有效避免大量污染物粘附或被腐蚀损伤，延长了吸波纺织品的寿命。

22、有益效果：

23、(1)本发明的方法工艺简单，制备条件温和，原料易得，便于操作；

24、(2)本发明的方法制得的一种基于zn-mof衍生碳的超疏水吸波纺织品，具有优异的超疏水吸波性，还具有自清洁、防污功能，有效避免大量污染物粘附或被腐蚀损伤，大大延长吸波纺织品的使用寿命，有效解决电磁污染和电磁干扰问题，同时兼具纺织品柔性、可折叠、便携、可裁剪的特点，应用前景广阔，满足开发高附加值超疏水吸波纺织品的需求。