基于多巴胺辅助的巯基-烯点击化学法制备超疏水纺织品
阅读说明：本技术 基于多巴胺辅助的巯基-烯点击化学法制备超疏水纺织品 (Preparation of super-hydrophobic textile by dopamine-assisted sulfhydryl-alkene click chemistry method ) 是由 陈国强 王宝亮 于 2021-03-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于多巴胺辅助的巯基-烯点击化学法制备超疏水纺织品的方法,包括以下步骤：S1.将尼龙56/棉交织织物预处理后,浸泡在多巴胺水溶液中进行改性处理,得到多巴胺改性的尼龙56/棉交织织物；S2.将步骤S1得到的织物浸入含有疏水性硫醇、乙烯基三甲氧基硅烷和光引发剂的混合溶液中,在紫外光的照射下,发生点击偶联反应,从而得到超疏水尼龙56/棉交织织物。通过该法制备的超疏水纺织品,疏水物质是以化学键的形式接枝在织物表面,可以提高超疏水纺织品的耐酸碱、水洗、摩擦、紫外光照等性能。(The invention discloses a method for preparing a super-hydrophobic textile based on a dopamine-assisted sulfhydryl-alkene click chemistry method, which comprises the following steps: s1, pretreating a nylon 56/cotton interwoven fabric, and soaking the nylon 56/cotton interwoven fabric in a dopamine aqueous solution for modification treatment to obtain a dopamine-modified nylon 56/cotton interwoven fabric; s2, soaking the fabric obtained in the step S1 into a mixed solution containing hydrophobic mercaptan, vinyl trimethoxy silane and a photoinitiator, and performing click coupling reaction under the irradiation of ultraviolet light to obtain the super-hydrophobic nylon 56/cotton interwoven fabric. According to the super-hydrophobic textile prepared by the method, the hydrophobic substance is grafted on the surface of the textile in a chemical bond form, so that the performances of acid and alkali resistance, washing, friction, ultraviolet illumination and the like of the super-hydrophobic textile can be improved.)
技术领域
本发明涉及纺织品技术领域，具体涉及一种基于多巴胺辅助的巯基-烯点击化学法制备超疏水纺织品。
背景技术
棉纤维是最丰富的植物纤维,它成本低廉，具有优异的舒适性，可再生性和生物降解性，主要组成物质是纤维素，由于纤维素基材的表面含有丰富的羟基，它们会吸收水分而变得润湿且耐用性差，因此我们需要在棉纤维表面上赋予超疏水性能。聚酰胺56，俗称尼龙56，是最受欢迎的合成纤维之一，尼龙56由于其出色的耐用性，耐磨性和耐腐蚀性而具有广泛的应用范围。在尼龙56纤维上构筑微纳米粗糙结构赋予其超疏水性能可以拓宽它的应用领域。
超疏水表面，通常是指静态水接触角大于150°，滑动角小于10°的表面，因其独有的润湿性，科学界挖掘出它的潜在应用，将其应用于自清洁，油水分离，防污防垢，微流体运输等方面。制备超疏水表面有两个关键点，微纳米粗糙度的构筑和低表面能物质的使用。科学家们受其启发，开发出许多制备超疏水表面的方法，例如纳米粒子负载法，层层组装法，化学气相沉积法等。通过这些方法，研究机构成功地在不同的基底上赋予其超疏水表面，来满足各种各样复杂多变的需求。不幸的是，目前一些超疏水表面比较脆弱，不够稳定，容易受到外界环境影响，以至于失去超疏水性能，而且制造过程中存在着成本昂贵，污染环境，耗时漫长等缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于多巴胺辅助巯基-烯点击化学法制备超疏水纺织品的方法，通过该法制备的超疏水纺织品，疏水物质是以化学键的形式接枝在织物表面，可以提高超疏水纺织品的耐酸碱、水洗、摩擦、紫外光照等性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明第一方面提供了一种基于多巴胺辅助的巯基-烯点击化学法制备超疏水纺织品的方法，包括以下步骤：
S1.将尼龙56/棉交织织物预处理后，浸泡在多巴胺水溶液中进行改性处理，得到多巴胺改性的尼龙56/棉交织织物；
S2.将步骤S1得到的织物浸入含有疏水性硫醇、乙烯基三甲氧基硅烷和光引发剂的混合溶液中，在紫外光的照射下，发生点击偶联反应，从而得到超疏水尼龙56/棉交织织物。
本发明基于多巴胺的辅助，在尼龙56纤维和棉纤维表面搭建富含羟基的二级反应平台，接着使用十八烷基硫醇和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)进行点击偶联制备超疏水试剂接枝在聚多巴胺聚集体上，成功制备出超疏水尼龙56/棉交织织物，其静态接触角可达161°，滑动角可达8°。重要的是，所制备的超疏水织物可耐受腐蚀性液体，水洗，紫外线辐射和机械磨损，具有优异的超疏水稳定性，而且具有自清洁和油水分离的功能。
进一步地，步骤S1中，所述尼龙56/棉交织织物为包含50％棉纤维和50％尼龙纤维的交织织物。
进一步地，步骤S1中，所述预处理为：依次用丙酮、乙醇和去离子水对所述尼龙56/棉交织织物进行超声清洗，每种溶剂下超声清洗15-30min，清洗结束后取出布样，烘干。
进一步地，步骤S1中，所述多巴胺水溶液的浓度为0.5-5g/L，pH值为8.5。
进一步地，步骤S1中，所述改性处理的条件为：在30-45℃下振荡16-24h。
进一步地，步骤S1中，改性处理后，将织物用无水乙醇超声振荡，并于45-60℃下干燥0.5-1小时。
进一步地，步骤S2中，所述混合溶液为含有十八烷基硫醇、乙烯基三甲氧基硅烷和2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮的乙酸乙酯溶液。
进一步地，步骤S2中，所述紫外光的照射时间为0.5-1h。
进一步地，步骤S2中，反应结束后，将织物用无水乙醇洗涤以除去残留的反应物，并在60-80℃下干燥1-2小时。
本发明第二方面还提供了由所述的方法制备得到的超疏水纺织品。
本发明的有益效果：
采用本发明的工艺对尼龙56/棉交织织物进行超疏水整理过后，提高了尼龙纤维和棉纤维的粗糙度，疏水物质的附着降低了交织织物表面能，赋予其超疏水性能。各项性能测试结果表明：疏水性能随着织物摩擦的次数，紫外光照时间和水洗时间的增加有所降低；酸碱处理对尼龙56/棉交织织物超疏水性能有一定影响，但仍具有较好的疏水性。
附图说明
图1为对尼龙56/棉交织织物进行超疏水处理的示意图。
图2为实施例1-4的超疏水织物静态接触角侧视图：a为实施例1静态接触角；b为实施例2静态接触角；c为实施例3静态接触角；d为实施例4静态接触角。
图3为原始棉纤维表面的电镜扫描侧视图。
图4为原始尼龙纤维表面的电镜扫描侧视图。
图5为实施例3的棉纤维表面的电镜扫描侧视图。
图6为实施例3的尼龙纤维表面的电镜扫描侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例和对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
步骤1：尼龙56/棉交织织物预处理：依次用丙酮，乙醇，去离子水对尼龙56/棉交织织物进行超声清洗，每种溶剂下超声清洗15min，清洗结束后取出布样，烘干。
步骤2：尼龙56/棉交织织物多巴胺改性处理：将多巴胺(0.4g)溶解在含有去离子水(200毫升)的锥形瓶中，使用Tris和Tris-HCl将液体的溶解度PH值调节至8.5，然后将原始尼龙56/棉交织织物(4厘米×4厘米)放入其中。将反应体系密封在锥形瓶中，然后置于低噪声振荡染色机(温度45℃)中振荡24小时。将处理后的织物用无水乙醇超声振荡，并在烘箱中于60℃干燥0.5小时，得到多巴胺改性的尼龙56/棉交织织物。
步骤3：巯基—烯点击化学疏水化改性尼龙56/棉交织织物：将多巴胺改性尼龙56/棉交织织物(4厘米×4厘米)浸入含有100毫升乙酸乙酯和适当比例的十八烷基硫醇、乙烯基三甲氧基硅烷和2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮的混合溶液中，其中乙烯基三甲氧基硅烷和十八烷基硫醇物质量之比为2：1。密封反应系统，并在UV灯(250W，λ＝365nm)下照射0.5h。反应后，将织物样品用无水乙醇洗涤以除去残留的反应物，并在80℃的烘箱中干燥1小时，获得超疏水尼龙56/棉交织织物。
经测试，得到的织物的表面接触角为156°。
实施例2
步骤1：尼龙56/棉交织织物预处理：依次用丙酮，乙醇，去离子水对尼龙56/棉交织织物进行超声清洗，每种溶剂下超声清洗15min，清洗结束后取出布样，烘干。
步骤2：尼龙56/棉交织织物多巴胺改性处理：将多巴胺(0.4g)溶解在含有去离子水(200毫升)的锥形瓶中，使用Tris和Tris-HCl将液体的溶解度PH值调节至8.5，然后将原始尼龙56/棉交织织物(4厘米×4厘米)放入其中。将反应体系密封在锥形瓶中，然后置于低噪声振荡染色机(温度45℃)中振荡24小时。将处理后的织物用无水乙醇超声振荡，并在烘箱中于60℃干燥0.5小时，得到多巴胺改性的尼龙56/棉交织织物。
步骤3：巯基—烯点击化学疏水化改性尼龙56/棉交织织物：将多巴胺改性尼龙56/棉交织织物(4厘米×4厘米)浸入含有100毫升乙酸乙酯和适当比例的十八烷基硫醇、乙烯基三甲氧基硅烷和2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮的混合溶液中，其中乙烯基三甲氧基硅烷和十八烷基硫醇物质量之比为1：1。密封反应系统，并在UV灯(250W，λ＝365nm)下照射0.5h。反应后，将织物样品用无水乙醇洗涤以除去残留的反应物，并在80℃的烘箱中干燥1小时，获得超疏水尼龙56/棉交织织物。
经测试，得到的织物的表面接触角为152°。
实施例3
步骤1：尼龙56/棉交织织物预处理：依次用丙酮，乙醇，去离子水对尼龙56/棉交织织物进行超声清洗，每种溶剂下超声清洗15min，清洗结束后取出布样，烘干。
步骤2：尼龙56/棉交织织物多巴胺改性处理：将多巴胺(0.4g)溶解在含有去离子水(200毫升)的锥形瓶中，使用Tris和Tris-HCl将液体的溶解度PH值调节至8.5，然后将原始尼龙56/棉交织织物(4厘米×4厘米)放入其中。将反应体系密封在锥形瓶中，然后置于低噪声振荡染色机(温度45℃)中振荡24小时。将处理后的织物用无水乙醇超声振荡，并在烘箱中于60℃干燥0.5小时，得到多巴胺改性的尼龙56/棉交织织物。
步骤3：巯基—烯点击化学疏水化改性尼龙56/棉交织织物：将多巴胺改性尼龙56/棉交织织物(4厘米×4厘米)浸入含有100毫升乙酸乙酯和适当比例的十八烷基硫醇、乙烯基三甲氧基硅烷和2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮的混合溶液中，其中乙烯基三甲氧基硅烷和十八烷基硫醇物质量之比为1：2。密封反应系统，并在UV灯(250W，λ＝365nm)下照射0.5h。反应后，将织物样品用无水乙醇洗涤以除去残留的反应物，并在80℃的烘箱中干燥1小时，获得超疏水尼龙56/棉交织织物。
经测试，得到的织物的表面接触角为161°。织物经过负荷100g砝码的砂纸摩擦5/10/15/20/25次后，接触角分别为153.6°,154.5°,154.6°，154.4°,152.3°。织物置于pH分别为1/3/5/7/9/11/13溶液中，放置48h后的接触角分别为152.8°，156.1°，156.2°，161°，158.1°，154.7°，152.4°。织物按照标准AATCC Test Method61-2006，采用SWB-12A型耐洗色牢度试验机测试点击化学反应后的棉织物耐水洗牢度。分别皂洗45/90/135/180/225/270min后，接触角分别为158.1°，158.5°，156.5°，157°，157.7°，156.8°。织物经过紫外线照射4/8/12/16h后，接触角分别为151.9°，150.9°，152.3°，151.2°。
实施例4
步骤1：尼龙56/棉交织织物预处理：依次用丙酮，乙醇，去离子水对尼龙56/棉交织织物进行超声清洗，每种溶剂下超声清洗15min，清洗结束后取出布样，烘干。
步骤2：尼龙56/棉交织织物多巴胺改性处理：将多巴胺(0.4g)溶解在含有去离子水(200毫升)的锥形瓶中，使用Tris和Tris-HCl将液体的溶解度PH值调节至8.5，然后将原始尼龙56/棉交织织物(4厘米×4厘米)放入其中。将反应体系密封在锥形瓶中，然后置于低噪声振荡染色机(温度45℃)中振荡24小时。将处理后的织物用无水乙醇超声振荡，并在烘箱中于60℃干燥0.5小时，得到多巴胺改性的尼龙56/棉交织织物。
步骤3：巯基—烯点击化学疏水化改性尼龙56/棉交织织物：将多巴胺改性尼龙56/棉交织织物(4厘米×4厘米)浸入含有100毫升乙酸乙酯和适当比例的十八烷基硫醇、乙烯基三甲氧基硅烷和2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮的混合溶液中，其中乙烯基三甲氧基硅烷和十八烷基硫醇物质量之比为1：3。密封反应系统，并在UV灯(250W，λ＝365nm)下照射0.5h。反应后，将织物样品用无水乙醇洗涤以除去残留的反应物，并在80℃的烘箱中干燥1小时，获得超疏水尼龙56/棉交织织物。
经测试，得到的织物的表面接触角为155°。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
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