一种基于水性有机硅聚氨酯的pH响应Janus织物及其制备方法

本发明涉及功能化janus材料，尤其是涉及一种基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物及其制备方法。

背景技术：

1、在高温或运动时，人类通过出汗来降温和散热，液体汗液的蒸发吸收身体热量，降低皮肤温度。然而，当湿度管理性能不理想时，服装织物通常对个人的热舒适性有显著的负面影响。当穿着者大量出汗或被外部液体如雨水完全浸湿时，由于过多的汗水不能有效地从衣物织物上除去，穿着者在活动后会感到潮湿和寒冷，产生后冷效应，显著降低穿着者的舒适性和性能。因此，这种迫切的需求引起了人们对开发能够定向去除和消散汗水，并有效排斥和阻挡外部液体的janus织物有极大关注。

2、近年来，janus膜技术的出现和迅速发展为设计和制造具有排汗/温度管理功能的janus织物提供了机会。两面具有不对称梯度润湿特性的janus膜可以自发地驱使汗液从疏水面流向亲水面，同时阻止汗液和外界液体反向传输。但是为保证汗液能疏水侧快速输送到亲水侧，janus织物在制备过程中需严格控制疏水层厚度不能太厚，导致亲水侧的防水能力有限，因此不能完全实现液体的定向传输。

3、而智能响应材料由于其在接受环境刺激时可逆可切换的润湿性能，在液体传输的用途上也有着巨大潜力。由于汗液ph在4.5～5.5之间，ph响应材料在汗液输送领域同样具有重大的研究意义。ph响应织物在疏水状态下可以抵抗外界液体的渗入，当产生汗液时可以转换为亲水状态吸附汗液，但是织物吸附了汗液后会带来湿粘的感觉，降低穿着者的舒适度。

4、如何将ph响应材料的智能响应性与janus膜的单向输水的性能相结合，制备出具有增强防水透汗功能的janus织物对开发下一代水分管理织物具有重要的科学研究意义和现实价值。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物，该ph响应janus织物能够将ph响应材料的智能响应性与janus膜的单向输水的性能相结合，可以自发地驱使汗液从疏水面流向亲水面，同时阻止汗液和外界液体反向传输，增强了防水透汗功能。

2、本发明的第二目的在于提供一种基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物的制备方法。

3、本发明提供的一种基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、s1.棉织物预处理：配置十二烷基苯磺酸钠和碳酸钠的混合溶液，在水浴加热下加入棉织物洗涤，之后采用去离子水清洗棉织物，完成洗涤的棉织物进行干燥得到预处理后的棉织物；

5、s2.制备janus织物：配置亲水性聚酯水溶液，亲水性聚酯采用聚酯-聚醚多嵌段共聚物；

6、配置水性有机硅聚氨酯水溶液；在预处理后的棉织物一侧喷涂亲水性聚酯水溶液，干燥后在棉织物另一侧喷涂水性有机硅聚氨酯水溶液，再次干燥后对棉织物进行热处理得到基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物。

7、优选地，所述步骤s1的具体步骤为：配制质量浓度为10％的十二烷基苯磺酸钠和碳酸钠混合溶液，在60℃下水浴加热0.5h并加入棉织物进行洗涤，之后用去离子水清洗棉织物，完成洗涤的棉织物在80℃下干燥4h后取出得到预处理后的棉织物。

8、优选地，所述步骤s2的具体步骤为：配置质量浓度为1-10％的亲水性聚酯水溶液，配置质量浓度为1-10％的水性有机硅聚氨酯水溶液；在预处理后的棉织物一侧喷涂亲水性聚酯水溶液，在60-100℃下干燥0.5-1h，干燥后在棉织物另一侧喷涂水性有机硅聚氨酯水溶液，在60-100℃下再次干燥0.5-1h，再次干燥后对棉织物在150-190℃下热处理0.5-1h，得到基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物。

9、优选地，所述水性有机硅聚氨酯的制备方法包括以下步骤：

10、a.将脱水处理过的双羟基聚二甲基硅氧烷和3-二甲胺基-1,2-丙二醇溶于n,n-二甲基甲酰胺，升温后搅拌，之后加入异佛尔酮二异氰酸酯搅拌均匀；

11、b.添加催化剂后继续搅拌，升温后进行恒温反应；

12、c.恒温反应后降温，添加中和剂，继续搅拌反应，冷却至室温后加速搅拌，加入蒸馏水，乳化分散后得到水性有机硅聚氨酯。

13、优选地，制备水性有机硅聚氨酯中步骤a中反应原料的质量分数为：双羟基聚二甲基硅氧烷50-60％，3-二甲胺基-1,2-丙二醇5-15％，异佛尔酮二异氰酸酯30-40％；反应原料中异氰酸酯基(-nco)与羟基(-oh)的摩尔比，即r值的取值范围为1.05-1.25。

14、溶剂n,n-二甲基甲酰胺质量为反应原料总质量的35-40％、中和剂冰乙酸质量为反应原料总质量的2-4％、蒸馏水质量为反应原料总质量的200％、催化剂二月桂二丁基锡质量为反应原料总质量的0.1-0.2％。

15、优选地，所述催化剂为二月桂二丁基锡。

16、优选地，所述中和剂为冰乙酸。

17、优选地，所述步骤a的具体步骤为：将脱水处理过的双羟基聚二甲基硅氧烷和3-二甲胺基-1,2-丙二醇溶于n,n-二甲基甲酰胺，升温至60℃后搅拌30min，之后加入异佛尔酮二异氰酸酯搅拌均匀。

18、优选地，所述步骤b的具体步骤为：添加催化剂二月桂二丁基锡后继续搅拌10min，升温至90℃后恒温反应5h。

19、优选地，所述步骤c的具体步骤为：恒温反应后，降温至50℃，添加中和剂冰乙酸，继续搅拌反应30min，冷却至室温后加速搅拌，加入蒸馏水，乳化分散1h后得到水性有机硅聚氨酯。

20、本发明还提供了一种基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物。

21、有益效果：

22、本发明提供的ph响应janus织物能够将ph响应材料的智能响应性与janus膜的单向输水的性能相结合，能自动做出响应，降低织物疏水侧涂层的疏水程度，自发地驱使汗液从疏水面流向亲水面，同时阻止汗液和外界液体反向传输，有效阻隔环境中的水接近皮肤，增强了防水透汗功能，有效解决了目前单向导湿织物的防水与透湿矛盾的问题。

23、本发明提供的ph响应janus织物采用水性有机硅聚氨酯作为疏水侧涂层，具有酸响应性，能够使具有一定酸性的液体更快地从疏水侧定向输送到亲水侧。该ph响应janus织物具有优越的定向疏水性能、单向导湿性以及透湿性；在汗液渗透中可以提高内侧汗液的外输速度，并在织物上快速扩散增大与空气的接触面积，使汗液快速蒸发到空气中，吸湿快干性能好。

技术特征：

1.一种基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus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所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1的具体步骤为：配制质量浓度为10％的十二烷基苯磺酸钠和碳酸钠混合溶液，在60℃下水浴加热0.5h并加入棉织物进行洗涤，之后用去离子水清洗棉织物，完成洗涤的棉织物在80℃下干燥4h后取出得到预处理后的棉织物。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2的具体步骤为：配置质量浓度为1-10％的亲水性聚酯水溶液，配置质量浓度为1-10％的水性有机硅聚氨酯水溶液；在预处理后的棉织物一侧喷涂亲水性聚酯水溶液，在60-100℃下干燥0.5-1h，干燥后在棉织物另一侧喷涂水性有机硅聚氨酯水溶液，在60-100℃下再次干燥0.5-1h，再次干燥后对棉织物在150-190℃下热处理0.5-1h，得到基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水性有机硅聚氨酯的制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二月桂二丁基锡。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述中和剂为冰乙酸。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a的具体步骤为：将脱水处理过的双羟基聚二甲基硅氧烷和3-二甲胺基-1,2-丙二醇溶于n,n-二甲基甲酰胺，升温至60℃后搅拌30min，之后加入异佛尔酮二异氰酸酯搅拌均匀。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b的具体步骤为：添加催化剂二月桂二丁基锡后继续搅拌10min，升温至75-105℃后恒温反应5h。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c的具体步骤为：恒温反应后，降温至50℃，添加中和剂冰乙酸，继续搅拌反应30min，冷却至室温后加速搅拌，加入蒸馏水，乳化分散1h后得到水性有机硅聚氨酯。

10.一种权利要求1-9任一所述制备方法制备得到的基于水性有机硅聚氨酯的ph响应janus织物。

技术总结
本发明涉及功能化Janus材料技术领域，尤其是涉及一种基于水性有机硅聚氨酯的pH响应Janus织物及其制备方法。制备方法包括：配置十二烷基苯磺酸钠和碳酸钠的混合溶液，在水浴加热下洗涤棉织物，清洗、干燥，得到预处理后的棉织物；配置亲水性聚酯水溶液和水性有机硅聚氨酯水溶液；在预处理后的棉织物一侧喷涂亲水性聚酯水溶液，干燥后在另一侧喷涂水性有机硅聚氨酯水溶液，进行干燥和热处理后得到pH响应Janus织物。本发明提供的pH响应Janus织物能自动做出响应，降低疏水侧涂层的疏水程度，自发地驱使汗液从疏水面流向亲水面，同时阻止汗液和外界液体反向传输，有效阻隔环境中的水接近皮肤，增强了防水透汗功能。

技术研发人员：毛桃嫣,陈家乐,区绮琪,汪黎明,欧嘉辉
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16