具体实施方式

以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

在本公开中，将通式为(R₁)nSi(R₂O)_4-n的非氟硅烷和有机酸按照适量比例混合，即可得到超疏水浓缩液(可简称浓缩液)。其中，通式为R₁nSi(R₂O)_4-n的非氟硅烷中R₁为碳原子数为3-18的烷基，R₂为碳原子数为1-3的烷基，n＝1-2。上述混合的条件包括：可室温条件下，通过磁力搅拌或手动搅拌混合均匀。本发明中，所得超疏水浓缩液组分中非氟硅烷偶联剂和有机酸组合之间不会形成有机无机杂化分子，仅为非氟硅烷偶联剂和有机酸的物理混合。

在可选的实施方式中，所述有机酸为碳原子数可为2～8的酸，例如羊脂酸(正辛酸)、冰醋酸、戊酸、初油酸(丙酸)、羊油酸(己酸)等。其中有机酸的作用是：①促进甲氧基水解②抑制羟基自缩聚过快的问题，本发明中硅烷偶联剂并不与有机酸酸发生直接化学反应。

作为一个优选的示例，非氟硅烷偶联剂和有机酸的质量比可在1：1～5之间。在上述范围中，所得超疏水性能优异。本发明中，将非氟硅烷偶联剂和脂肪酸的混合溶液称为浓缩液，二者比例为了分析比较浓缩液的有效期，即货架期时间。在本发明中，所述“货架期时间”可理解为：在室温下，能保持超疏水浓缩液“外观无明显浑浊且无絮状沉淀”的最大储存时间。但是在实际“货架期时间”的测试过程中，由于时间限制，本发明中所得超疏水浓缩液的货架期时间最长观察时间仅为2个月，可以看出该浓缩液的货架期时间至少在2个月以上。一方面，若是有机酸含量少，有机酸本身难以抑制硅烷偶联剂自缩聚反应，所得浓缩液的货架期时间变短，且利用其在后续制备超疏水分散液时，加入少量有机酸的浓缩液中再加入乙醇溶液使的分散液的pH又难以低至3～5之间，从而导致非氟硅烷偶联剂缩聚过快，还未及时应用便已出现浑浊且絮状沉淀状态。另一方面，当有机酸过量，其成本较高，因此还需在保证浓缩液较长货架期的前提下，通过调控有机酸的比例来控制成本问题。

在本发明一实施方式中，可将超疏水浓缩液中加入溶剂并混合均匀，配制得到超疏水分散液(可简称分散液)。所用溶剂可为含水量不超过20wt％的乙醇溶液，优选为含水量不超过5wt％的乙醇溶液，更优选为含水量不超过1wt％的乙醇溶液。本发明的反应机理是非氟硅烷偶联剂中部分甲氧基等基团在水解作用下形成羟基，经由羟基间的脱水缩合形成线性或三维网状结构，由长链烷基起疏水作用。作为一个详细的示例，在室温条件下将制备的超疏水浓缩液分散在上述乙醇溶液中，磁力搅拌(磁子转速为800～1000转/分钟)反应20～30分钟后，即得到相对应的超疏水分散液。但是，若是反应时间过长，硅烷偶联剂就会引起不可逆的过度交联，起不到很好的疏水效果。若是反应时间过短，则反应发生不完全，影响超疏水性能。

作为一个优选的示例，超疏水浓缩液和乙醇溶液的质量比可为1:(5～50)，使得所得超疏水分散液的pH能稳定在3～5之间。具体来说，非氟硅烷偶联剂发生水解形成羟基硅烷，其在pH值3～5的条件下的缩聚反应的速度最慢，非常有利于后续超疏水涂层或超疏水织物的制备。在超疏水分散液中，非氟硅烷偶联剂和有机酸组合之间也不会形成有机无机杂化分子，仅非氟硅烷偶联剂的中甲氧基等官能团部分水解产生羟基，致使其发生缩聚形成线型或三维网状结构的复合物。其中，在上述范围内的乙醇用量的不同仅为对浓缩液稀释比例的不同，通过增加稀释比例来控制成本问题，并不会显著影响超疏水性能。应注意，若乙醇溶液过量超过一定的稀释比例，pH升高致使硅烷偶联剂无法在弱酸环境中充分水解、反应，最终导致所得分散液的超疏水性能会下降。

超疏水分缩液的应用。

对织物基材进行预处理，用丙酮、乙醇、去离子水等溶剂将织物基材进行超声清洗，以除去灰尘、油脂及其他杂质。然后再置于高温条件下干燥。其中，所用织物基材的材质可为棉、涤纶、羊毛、无纺布及其混纺织物。其中，超声清洗的功率可为50～100W，时间可为20～30分钟。此步骤中，高温干燥可为60℃～100℃的条件下干燥30分钟。

将预处理后的织物基材浸渍于的超疏水分散液中，在室温(5～35℃)下反应20～30分钟，从而在织物基材中纤维表面形成一层超疏水涂层。然后置于60℃～100℃高温条件下干燥30～60分钟，即得超疏水织物。干燥条件还可以为室温，在室温下干燥12～24个小时即得超疏水织物。

或者，将超疏水分散液喷涂在织物基材上，在室温(5～35℃)下反应0.5～1小时(例如，0.5小时)，从而在织物基材中纤维表面形成一层超疏水涂层。然后置于60℃～100℃高温条件下干燥30～60分钟，即得超疏水织物。干燥条件还可以为室温，在室温下干燥12～24个小时即得超疏水织物。

在上述超疏水织物制备过程中，若是反应时间过短，则反应发生不完全，影响疏水性能。

在本发明另一实施方式中，选用基材可为玻璃、陶瓷、硅片、塑料等基材表面，由于表面平整性，得到超疏水涂层。其反应温度和时间，干燥条件可参照超疏水织物的制备过程。

本发明中，织物用疏水浓缩液，制备方法简单，处理条件温和，效率高，能耗低，适用于工业化生产。所制备的超疏水织物疏水效果好，涂层表面持久力长，有很好的耐洗性和耐磨性。

在本公开中，采用光学接触角测量仪测试所得超疏水织物的接触角。采用Zimmermann测量法测试所得超疏水织物的滚动角。本发明中，所得接触角度的差别存在仪器测量的误差，一般在1-2度之间。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。下述实施例和对比例中若无特殊说明，选用乙醇溶液为质量浓度为99.7％的无水乙醇，其含水量为0.3wt％。

实施例1

一种织物用超疏水浓缩液的制备方法及应用，包括如下步骤：

1)超疏水浓缩液的制备：室温条件下，硅烷偶联剂CG-1631与羊脂酸按质量比1：3混合，搅拌速度在600r/min，即得超疏水浓缩液；所得超疏水浓缩液的货架期时间至少长达2月；

2)超疏水浓缩液的应用：硅烷偶联剂超疏水分散液的制备，室温条件(25℃)下将步骤2)制备的浓缩液，分散在乙醇溶液中，浓缩液与乙醇溶液的质量比为1：5，搅拌速度为1000r/min，反应半小时后，即得到硅烷偶联剂CG-1631超疏水分散液，pH为3.5；

3)超疏水浓缩液的应用：对织物基材进行预处理，用乙醇将织物基材超声清洗30分钟(超声功率100w)，然后置于60℃～100℃的条件下干燥30分钟；

4)将步骤3)中干燥后的织物浸渍于步骤2)制得的超疏水分散液中，室温(25℃)反应半小时，然后置于60℃～100℃的条件下干燥30分钟，即得超疏水织物。所得超疏水织物表面的疏水角为145°，滚动角为8°。

实施例2

一种织物用超疏水浓缩液的制备方法及应用，包括如下步骤：

1)超疏水浓缩液的制备：室温条件下，硅烷偶联剂CG-1631与羊脂酸按质量比1：3混合，搅拌速度在600r/min，即得超疏水浓缩液；

2)超疏水浓缩液的应用：硅烷偶联剂超疏水分散液的制备，室温(25℃)条件下将步骤2)制备的浓缩液，分散在乙醇溶液中，浓缩液与乙醇溶液的质量比为1：25，搅拌速度为1000r/min，反应半小时后，即得到硅烷偶联剂CG-1631超疏水分散液，pH为3.9；

3)超疏水浓缩液的应用：对织物基材进行预处理，用乙醇将织物基材超声清洗30分钟(超声功率100w)，然后置于60℃～100℃的条件下干燥30分钟；

4)将步骤3)中干燥后的织物浸渍于步骤2)制得的超疏水分散液中，室温(25℃)反应半小时，然后置于60℃～100℃的条件下干燥30分钟，即得超疏水织物。所得超疏水织物表面的疏水角为150°，滚动角为10°。

实施例3

一种织物用超疏水浓缩液的制备方法及应用，包括如下步骤：

1)超疏水浓缩液的制备：室温条件下，硅烷偶联剂CG-1631与羊脂酸按质量比1：1混合，搅拌速度在600r/min，即得超疏水浓缩液；；所得超疏水浓缩液的货架期时间至少长达2月；

2)超疏水浓缩液的应用：硅烷偶联剂超疏水分散液的制备，室温条件(25℃)下将步骤2)制备的浓缩液，分散在乙醇溶液中，浓缩液与乙醇溶液的质量比为1：50，搅拌速度为1000r/min，反应半小时后，即得到硅烷偶联剂CG-1631超疏水分散液，pH为4.1；

3)超疏水浓缩液的应用：对织物基材进行预处理，用乙醇将织物基材超声清洗30分钟(超声功率100w)，然后置于60℃～100℃的条件下干燥30分钟；

4)将步骤3)中干燥后的织物浸渍于步骤2)制得的超疏水分散液中，室温(25℃)反应半小时，然后置于60℃～100℃的条件下干燥30分钟，即得超疏水织物。所得超疏水织物表面的疏水角为150°，滚动角为10°。

实施例4

本实施例4中超疏水织物的制备过程参照实施例2，区别仅在于：步骤1)中硅烷偶联剂CG-1631与羊脂酸的质量比为1：5。所得超疏水浓缩液的货架期时间至少长达2月。所得超疏水分散液的pH为3.8。所得超疏水织物表面的疏水角为148°，滚动角为9°。

实施例5

本实施例5中超疏水织物的制备过程参照实施例2，区别仅在于：步骤1)中硅烷偶联剂CG-1631与羊脂酸的质量比为1：1。所得超疏水浓缩液的货架期时间至少长达2月。所得超疏水分散液的pH为3.6。所得超疏水织物表面的疏水角为150°，滚动角为8°。

实施例6

本实施例6中超疏水织物的制备过程参照实施例2，区别仅在于：步骤2)中浓缩液与乙醇溶液的质量比为1：50。所得超疏水分散液的pH为4.5。所得超疏水织物表面的疏水角为145°，滚动角为8°。

实施例7

本实施例7中超疏水织物的制备过程参照实施例2，区别仅在于：步骤1)中硅烷偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷，所用酸为羊脂酸。硅烷偶联剂与有机酸的质量比为1：1。所得超疏水浓缩液的货架期时间至少长达2月。所得超疏水分散液的pH为4.3。所得超疏水织物表面的疏水角为145°，滚动角为10°。

实施例8

本实施例7中超疏水织物的制备过程参照实施例2，区别仅在于：步骤1)中硅烷偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷，所用酸为冰醋酸。硅烷偶联剂与有机酸的质量比为1：3。所得超疏水浓缩液的货架期时间至少长达2月。所得超疏水分散液的pH为4.1。所得超疏水织物表面的疏水角为148°，滚动角为10°。

对比例1

本对比例1中“超疏水织物”的制备过程参照实施例2，区别仅在于：步骤2)中浓缩液与乙醇溶液的质量比为1：60。所得超疏水分散液的pH高达6.2。所得“超疏水织物”表面的疏水角仅为130°，滚动角仅为18°，不具有超疏水特性。

对比例2

本对比例2中“超疏水织物”的制备过程参照实施例2，区别仅在于：步骤2)中反应时间较短，仅为5分钟。所得“超疏水织物”表面的疏水角仅为125°，滚动角仅为48°，不具有超疏水特性。

对比例3

本对比例3中“超疏水织物”的制备过程参照实施例2，区别仅在于：步骤2)中反应时间长达120分钟，引起硅烷偶联剂过度交联。所得超疏水分散液出现絮状结晶，所得“超疏水织物”表面出现明显沉淀。

表1为本发明制备的超疏水织物的原料比和性能参数：

图4为实施例3中织物在处理前后的浸润性能图，从图4中(a)中可知未经超疏水处理的织物，液滴在织物上浸润铺展，不具有超疏水性能；而经实施例3处理后的织物如图4中(b)所示，酱油、可乐、水、牛奶液滴不会浸润污染织物。

图5为实施例3中织物在处理后的接触角和滚动角与洗涤循环次数的关系曲线，从图中可知随着洗涤次数的不断增加，疏水织物的接触角呈现出了先少量增加后少量减小的趋势，这是由于在一定的洗涤次数下，钢珠对织物表面纤维的摩擦作用，使得纤维表面出现了微纤毛，随着洗涤的不断进行，遗留在织物上的硅烷越来越少，不利于疏水性能的保持。对于滚动角来说，滚动角逐渐变大，疏水性能呈现减弱的趋势。

图6为实施例3中织物在处理后的接触角和滚动角与摩擦循环次数的关系曲线，从图中可知滚动角随着摩擦循环次数的增大呈现增大的趋势，静态接触角随着摩擦循环次数的增大呈现减小的趋势。数据显示，虽然随着摩擦次数的增加，织物表面的超疏水性有所减弱，但在一定范围内保持了优异的耐摩擦性能。在马丁代尔耐磨仪耐磨损测试21000次之后，依然保持疏水状态，这是由于一方面在磨损的作用下，织物纤维因磨损作用产生了微纤毛，微纤毛在一定程度上的作用相当于在纤维上构造微纳米结构，有利于疏水效果的产生；另外一方面，硅烷偶联剂在溶液法浸泡处理时，除了在织物表面有大量的存在，还有部分渗透进入织物纤维缝隙内，使得在磨损实验中，虽然表面结构发生部分脱落，但内部依然有很大部分硅烷偶联剂被保留下来。

本发明需要严格控制超疏水分散液的分散混合反应时间。如果反应时间过长，硅烷偶联剂就会引起不可逆的过度交联，起不到很好的超疏水效果。如果反应时间过短，则反应发生不完全，影响超疏水性能。通过本发明用超疏水浓缩液替代超疏水分散液，有效的解决超疏水分散液量大、不易运输的问题，并且超疏水织物的制备方法简单便于工业化生产。此外，超疏水浓缩液本身的存储货架期可以达到两个月以上，利用其所制备的超疏水织物也有优良的耐洗性和耐磨性。

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。