利用十六烷基對毛呢面料進(jìn)行表面改性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用十六烷基對毛呢面料進(jìn)行表面改性的方法，特別是涉及一種 具有超疏水性能的防水面料的制備方法，屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 牦牛被稱作高原之舟，是西藏高山草原特有的牛種，主要分布在喜馬拉雅山脈和 青藏高原。牦牛全身一般呈黑褐色，身體兩側(cè)和胸、腹、尾毛長而密，四肢短而粗健。牦牛生 長在海拔3000~5000米的高寒地區(qū)，能耐零下30°C ~40°C的嚴(yán)寒，牦牛是世界上生活在海拔 最高處的哺乳動物。牦牛分為野牦牛和家牦牛，野牦牛又叫野牛，英文名wild yak，藏名音 譯亞歸。偶蹄目，?？疲喛?、牦牛屬，是家牦牛的野生同類，典型的高寒動物，性極耐寒， 這與其毛、絨具有的高保暖性能有密切關(guān)系。牦牛為青藏高原特有牛種，為國家一類保護動 物。我國耗牛毛纖維資源豐富，主要分布在青海、西藏、四川、甘肅等地。耗牛毛纖維大部分 由鱗片層和皮質(zhì)層組成，只含有極少的髓質(zhì)層，強力較高，但因其鱗片緊貼毛干、比較光滑、 抱合力極差。又因纖維粗、長、卷曲少、硬挺、剛直、給紡紗帶來極大困難。牦牛絨纖維彈性 好，滑糯，光澤柔和，不易起球，保暖性與羊絨相似，其價格比羊絨低，純紡或混紡具有較高 的經(jīng)濟價值(暢衍榮·牦牛毛（絨）的分梳[J]·毛紡科技，1986，（3) : 49-53·)。但整 體上來說，牦牛毛、絨的生產(chǎn)長期都處于粗加工、技術(shù)含量低、附加值低的勞動密集型生產(chǎn) 占相當(dāng)大的比重，高附加值、高技含量的加工生產(chǎn)相對較少，制約了牦牛資源的有效利用和 相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
[0003] 疏水織物可用于防雨/雪服、帳篷、軍用作戰(zhàn)服等方面，其巨大潛在市場和經(jīng)濟效 益使其成為紡織工業(yè)研宄的熱點。為了提高材料表面的疏水性，就必須解決表面的浸潤 性。浸潤性是固體表面的重要特征之一，由表面的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)共同決定（Jiang L, Wang R, Yang B. Binary cooperative complementary nanoscale interfacial materials [J]· Pure Appl. Chem., 2000, 72:73-77·)。近年來，超疏水表面引起了人 們的普遍關(guān)注，如在自清潔材料、微流體和無損液體傳輸?shù)阮I(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。超疏水表 面是指與水的接觸角>150°的表面。接觸角是衡量固體表面疏水性的標(biāo)準(zhǔn)之一，但判斷 一個表面的疏水效果時，還應(yīng)考慮到它的動態(tài)過程，一般用滾動角來衡量。滾動角為前進(jìn) 接觸角（簡稱前進(jìn)角）與后退接觸角（簡稱后退角）之差值，代表了水滴在固體表面上的滯 后現(xiàn)象。一個真正意義上的超疏水表面，應(yīng)該既具有較大的靜態(tài)接觸角，又具有較小的滾 動角。自然界中有許多超疏水表面的實例，如荷葉、水稻葉、蟬翼以及水黽腿等，這些天然 材料的特殊表面結(jié)構(gòu)在材料表面制造超疏水表面提供了模型（高雪峰，江雷.天然超疏 水生物表面研宄的新進(jìn)展[J].物理，2006，35(7):559-564.)。研宄發(fā)現(xiàn)，微米結(jié)構(gòu)與 納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合的階層結(jié)構(gòu)是引起表面超疏水的根本原因。對這樣的特殊生物表面，在紡 織品表面上進(jìn)行模仿，通過控制合適的表面形態(tài)，可以得到超疏水自清潔表面、滾動各向異 性表面和高粘附性超疏水表面等具有特殊表面性質(zhì)的紡織品材料。最典型的如荷葉表面、 蝴蝶等鱗翅目昆蟲的翅膀及水鳥的羽毛等。通過觀察和研宄發(fā)現(xiàn)，此類表面除有疏水的化 學(xué)組分外，在微觀尺度上還有微細(xì)的粗糙結(jié)構(gòu)。在電子顯微鏡下，荷葉表面具有雙層微觀 結(jié)構(gòu)，即由微米尺度的乳突和其上的納米尺度蠟狀晶體組成；蝶類翅膀上的粉末由約100 μηι的扁平囊狀物組成，囊狀物由無數(shù)角質(zhì)層(對稱的甲殼質(zhì)組成）構(gòu)成，其表面并不光潔， 這就是蝴蝶常具有色彩斑斕的結(jié)構(gòu)色及較好疏水性的原因。所以制備超疏水表面就要求： (1)在疏水材料(接觸角>90° )表面上構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)；（2)在粗糙表面上修飾低表面能物 質(zhì)。常通過在表面覆蓋氟碳鏈或硅烷鏈來降低表面能。從制備方法來說，主要有誘導(dǎo)相分 離法、電紡法、溶膠一凝膠法等。
[0004] 近年來，在織物表面進(jìn)行超疏水處理，制備功能性防水、防污、防雪等服裝面料是 界面科學(xué)領(lǐng)域以及紡織工業(yè)中一個研宄熱點。而在動物纖維織物表面進(jìn)行超疏水處理的研 宄卻鮮有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是建立一種利用十六烷基對毛呢面料進(jìn)行表面改性的方法，該聚合 物材料具有以下優(yōu)點：該毛呢面料是一種天然材料；無毒，人體接觸感覺舒適；具有仿生超 疏水結(jié)構(gòu)；同時具有防水、防雪功能；透氣性能好等優(yōu)點。本專利中擬利用十六烷基三甲氧 基硅烷（HDTMS)對牦牛毛、絨進(jìn)行表面修飾，利用硅作為低表面能物質(zhì)降低織物表面能，而 十六烷基作為疏水物質(zhì)構(gòu)建納米級的表面粗糙結(jié)構(gòu)，從而制備仿生的超疏水表面。本專利 中以我國青藏高原天然牦牛毛、絨為原料，利用有機硅對材料進(jìn)行兩步法處理，使材料表面 具有仿生超疏水結(jié)構(gòu)，從而制備一種新型的防水透氣毛呢面料。
[0006] 防水毛呢面料的制備技術(shù)方案如下： 1)在毛、絨纖維表面接枝辛二酰氯

通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：1)該表面改性的毛呢面料方法具有天然無 毒等優(yōu)點； 2) 該表面改性的毛呢面料具有仿生超疏水結(jié)構(gòu)； 3) 該表面改性的毛呢面料具有防水、防雪功能，透氣性能好； 4) 牦牛毛、絨資源豐富、便于采集，本面料的發(fā)明可有效的提高牦牛制品的經(jīng)濟價值。
【附圖說明】
[0007] 圖1為該防水毛呢面料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008] 其中，①為十六烷基三甲氧基硅烷的烷基長鏈結(jié)構(gòu)，其接枝于毛呢面料表面具有 強疏水作用；②為含硅表面，可有效降低毛發(fā)表面能，并粗糙表面的超疏水環(huán)境；③牦牛 毛、絨纖維。
【具體實施方式】
[0009] 下面給出實施例以對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，但值得指出的是以下實施例只用于對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根 據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
對本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0010] 實施例1 : ①牦牛毛、絨的基本物理性質(zhì)研宄 對牦牛毛、絨的截面形態(tài)、長度、細(xì)度、卷曲、比電阻、摩擦性能、表面潤濕性等基本物理 性質(zhì)進(jìn)行深入研宄，同時對其表面的微觀結(jié)構(gòu)，特別是一些能夠影響其表面理化特性的細(xì) 微結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分進(jìn)行分析，研宄其宏觀物理性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系。一般采用的 是化學(xué)方法、物理方法和光學(xué)顯微鏡法。應(yīng)用電子顯微鏡方法鑒別各種纖維，由于能夠較為 清晰的觀測其表面的超微結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征，逐步為科學(xué)家們所重視起來。利用掃描電子顯 微鏡對牦牛毛、絨的截面形態(tài)、長度、細(xì)度等進(jìn)行觀察和測試較為有效的一種方法。卷曲彈 性率以及卷曲率也是毛呢面料在制造過程中相當(dāng)重要的一個參數(shù)。其中卷曲彈性率表示纖 維受力后卷曲的恢復(fù)能力，卷曲率則表示卷曲的耐久牢度。若卷曲率與