本發(fā)明屬于織物涂層,具體涉及一種用于織物的自清潔傳感型復合涂層及其制備方法。
背景技術:
1、織物固有的舒適性、透氣性等優(yōu)點使其在人體熱管理、能源器件、顯示器和傳感器件等可穿戴電子產品中顯示出巨大的應用潛力。在新一代傳感電子器件中,利用納米粒子對織物進行修飾并賦予其多種性能得到了廣泛關注,這使其在人體保健、智能預警等領域表現(xiàn)出巨大的應用潛力。對于具有傳感性能的復合織物,通常采用浸漬、多次沉積和編織的方式使其變?yōu)閷щ娫?,進而縫制在織物內部用于人體健康監(jiān)測并收集信息。然而,這些制作方法使得導電填料與織物纖維的結合不夠緊密,導致復合織物的導電率較低,限制了復合織物在傳感領域的使用。
2、隨著電子設備的不斷發(fā)展,我們的周圍充滿著各種各樣的電磁波輻射,對嬰幼兒、孕婦等弱勢群體的身體損傷也逐漸進入人們的視野,防電磁輻射織物需求不斷增加。除此之外,具有傳感性能的復合織物在人體穿戴的過程中,出汗、下雨等極端環(huán)境也會對復合織物的應用帶來巨大挑戰(zhàn)。除此之外,生活中的污物接觸到織物傳感器后不僅破壞了其美觀度,也限制了其使用壽命。
3、因此,在織物涂層技術領域,在保留織物本身透氣性和柔軟性前提下,構建一個吸波性能和疏水性能優(yōu)異的自清潔傳感型復合涂層具有重要意義。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種用于織物的自清潔傳感型復合涂層,本發(fā)明自清潔傳感型復合涂層具有良好的自清潔性能、傳感性能、吸波性能和疏水性能。
2、為了達到上述目的,本發(fā)明提供如下技術方案:
3、第一方面,本發(fā)明提供一種用于織物的自清潔傳感型復合涂層,所述自清潔傳感型復合涂層包括聚吡咯涂層、四氧化三鐵涂層和疏水聚脲改性涂層。
4、第二方面,提供本發(fā)明所述的用于織物的自清潔傳感型復合涂層的制備方法,所述制備方法包括以下步驟:
5、步驟s1,將織物在氫氧化鈉溶液中活化處理后,通過原位生長聚吡咯的方式得到聚吡咯復合織物,原位生長的時間為1-4h,進行洗滌和烘干,即得聚吡咯涂層;
6、步驟s2,將烘干后的聚吡咯復合織物置于磁性四氧化三鐵納米微球分散液中,浸漬處理后,進行烘干,得到聚吡咯與四氧化三鐵復合織物,即得四氧化三鐵涂層;
7、步驟s3,將聚二甲基硅氧烷和二異氰酸酯加入有機溶劑中,進行反應,得到聚脲預聚體,再加入含氟有機物,得到超疏水聚脲薄膜,即得疏水聚脲改性涂層;
8、步驟s4,將超疏水聚脲薄膜和有機硅氧烷溶于混合溶劑中攪拌均勻后得到混合分散液;將聚吡咯與四氧化三鐵復合織物置于混合分散液中,浸漬處理后,進行烘干,得到所述用于織物的自清潔傳感型復合涂層。
9、優(yōu)選的,所述二異氰酸酯選自六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4-二苯甲烷二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯中的一種或多種。
10、優(yōu)選的,所述聚二甲基硅氧烷為聚(二甲基硅氧烷)雙(3-氨丙基)封端;所述聚二甲基硅氧烷需要進行高溫除水,生成聚脲預聚體的反應溫度為60-90℃,反應時間為4-8h。
11、優(yōu)選的,所述有機硅氧烷為1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷。
12、優(yōu)選的,所述磁性四氧化三鐵納米微球為通過水熱合成法制備得到的,其中,反應釜的溫度為150-240℃,時間為是8-12h。
13、優(yōu)選的,步驟s2中浸漬處理的時間為5-30min,步驟s2中烘干的溫度為30-60℃;步驟s4中浸漬處理的時間為5-30min,步驟s4中烘干的溫度為30-60℃。
14、優(yōu)選的,
15、所述步驟s3中的有機溶劑選自丙酮、丁酮、乙醚、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、乙二醇、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的一種或多種;
16、所述步驟s3中的含氟有機物為八氟-1,6-己二醇。
17、優(yōu)選的,所述步驟s3中的二異氰酸酯與含氟有機物的摩爾比為1:0~1。
18、優(yōu)選的,所述步驟s4中的混合溶劑為四氫呋喃與無水乙醇,所述四氫呋喃與所述無水乙醇的體積比為1~3:1。
19、優(yōu)選的,所述步驟s4中的超疏水聚脲薄膜與有機硅氧烷的質量比為0.5~2:1。
20、優(yōu)選的,所述織物為滌綸織物、棉織物、絲織物、濕法紡絲織物中的一種。
21、第三方面,提供一種自清潔傳感型復合涂層,所述自清潔傳感型復合涂層包括聚吡咯涂層、四氧化三鐵涂層和疏水聚脲改性涂層。
22、優(yōu)選的,所述自清潔傳感型復合涂層的制備方法包括以下步驟:
23、步驟s1,將織物在氫氧化鈉溶液中活化處理后,通過原位生長聚吡咯的方式得到聚吡咯復合織物,原位生長的時間為1-4h,進行洗滌和烘干,即得聚吡咯涂層;
24、步驟s2,將烘干后的聚吡咯復合織物置于磁性四氧化三鐵納米微球分散液中,浸漬處理后,進行烘干,得到聚吡咯與四氧化三鐵復合織物,即得四氧化三鐵涂層;
25、步驟s3,將聚二甲基硅氧烷和二異氰酸酯加入有機溶劑中,進行反應,得到聚脲預聚體,再加入含氟有機物,得到超疏水聚脲薄膜,即得疏水聚脲改性涂層;
26、步驟s4,將超疏水聚脲薄膜和有機硅氧烷溶于混合溶劑中攪拌均勻后得到混合分散液;將聚吡咯與四氧化三鐵復合織物置于混合分散液中,浸漬處理后,進行烘干,得到所述用于織物的自清潔傳感型復合涂層。
27、優(yōu)選的,所述二異氰酸酯選自六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4-二苯甲烷二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯中的一種或多種。
28、優(yōu)選的,所述聚二甲基硅氧烷為聚(二甲基硅氧烷)雙(3-氨丙基)封端;所述聚二甲基硅氧烷需要進行高溫除水,生成聚脲預聚體的反應溫度為60-90℃,反應時間為4-8h。
29、優(yōu)選的,所述有機硅氧烷為1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷。
30、優(yōu)選的,所述磁性四氧化三鐵納米微球為通過水熱合成法制備得到的,其中,反應釜的溫度為150-240℃,時間為是8-12h。
31、優(yōu)選的,步驟s2中浸漬處理的時間為5-30min,步驟s2中烘干的溫度為30-60℃;步驟s4中浸漬處理的時間為5-30min,步驟s4中烘干的溫度為30-60℃。
32、優(yōu)選的,
33、所述步驟s3中的有機溶劑選自丙酮、丁酮、乙醚、甲苯、二甲苯、四氫呋喃、乙二醇、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的一種或多種;
34、所述步驟s3中的含氟有機物為八氟-1,6-己二醇。
35、優(yōu)選的,所述步驟s3中的二異氰酸酯與含氟有機物的摩爾比為1:0~1。
36、優(yōu)選的,所述步驟s4中的混合溶劑為四氫呋喃與無水乙醇,所述四氫呋喃與所述無水乙醇的體積比為1~3:1。
37、優(yōu)選的,所述步驟s4中的超疏水聚脲薄膜與有機硅氧烷的質量比為0.5~2:1。
38、優(yōu)選的,所述織物為滌綸織物、棉織物、絲織物、濕法紡絲織物中的一種。
39、第四方面,提供本發(fā)明所述的用于織物的自清潔傳感型復合涂層在制備自清潔傳感型織物中的應用。
40、第五方面,提供本發(fā)明所述的自清潔傳感型復合涂層在制備自清潔傳感型織物中的應用。
41、相對于現(xiàn)有技術,本發(fā)明的有益效果在于:
42、聚吡咯(ppy)是一種含有共軛雙鍵的導電高分子,通過原位生長的制備方法可以改善紡織品(織物)的導電性差的缺陷,從而在微小形變和壓力下表現(xiàn)出巨大的應用潛力。織物良好的導電性也有利于增加紡織品的吸收電磁波的能力,電荷傳輸過程中會對損耗電磁波,但是單單通過電荷傳導損失的方法吸收電磁波結果并不理想。而fe3o4是一種強磁性的納米粒子,將其應用于復合織物中會大大增加紡織品的吸波性能,從而為其在健康保健、防輻射衣物等領域的應用打下堅實的基礎。聚脲是由微相分離的軟硬段鑲嵌構成,具有高彈性模量、抗撓曲性、應用形狀多樣和改性方便等性能,但是未經改性的聚脲涂層在水下或潮濕環(huán)境中具有吸濕性,當汗水長時間接觸紡織品時,會破壞內部的導電網絡影響傳感性能。
43、(1)本發(fā)明在織物表面通過原位生長的方式引入聚吡咯導電填料,并且在織物纖維上構建了致密的導電網絡,賦予了復合織物優(yōu)異的傳感能力和吸收電磁波的能力,克服了現(xiàn)有的復合織物性能單一的缺陷。
44、(2)本發(fā)明將水熱合成法制備的磁性四氧化三鐵沉積在織物纖維表面,使得復合織物具有一定的磁損耗能力,進一步增加了復合織物的吸收電磁波能力;而且本發(fā)明將水熱合成法制備的磁性四氧化三鐵沉積在織物纖維表面,更進一步增強了復合織物的自清潔性能。
45、(3)為了改善涂層固有的使用壽命短、性能容易受到外部濕潤環(huán)境破壞的缺點,本發(fā)明制備了改性聚脲并加入有機硅氧烷在復合織物最外層修飾了一層超疏水保護涂層。不僅改善了復合織物在濕潤環(huán)境中的使用局限性,增加了使用壽命,還賦予了其在水下進行人體健康監(jiān)測的應用價值;另外,通過引入本發(fā)明的超疏水保護涂層,使得本發(fā)明復合織物(自清潔傳感型復合涂層)的自清潔性能、吸波性能和傳感性能更優(yōu)異。