一种全天候自修复超疏水棉织物的制备方法

技术领域

本发明属于自修复超疏水纺织材料领域，涉及到热响应修复，特别涉及到能够全天候进行超疏水自修复的方法。

背景技术

目前，超疏水材料由于其优异的拒水性被广泛应用于自清洁、除冰、防腐、减阻和油水分离等领域。通常认为，超疏水性是一种特殊的表面特性，其静态水接触角超过150°，动态滚动角低于10°。超疏水性原理是基于低表面能表面上构造微纳米粗糙结构，故一般通过在材料表面构建微纳米粗糙结构，或通过在具有粗糙表面结构的材料上沉积低表面能层两种方法制备。然而，超疏水表面容易受到破坏，导致目前的超疏水性材料不能达到预期的使用寿命。因此，研发耐用超疏水织物的需求正在迅速增长。

借鉴自然界的“自愈”策略，将自修复性能引入到超疏水材料，可实现增加其使用寿命的目的。从超疏水性丧失的原因上考虑，自修复方式分为两种：对微纳米粗糙结构和低表面能层进行修复。低表面能修复原理通常为材料内部的低表面能物质自发向表面进行迁移，但迁移速度及其缓慢，通常几小时到几天不等。对材料进行加热可以提高低表面能物质向表面迁移的速率，缩短修复时间。然而，该过程对设备要求高且消耗能源过多。太阳能作为可再生的绿色能源被众多科学家所关注，而光热转换则是最直接应用太阳能的方式。因此，可将光热转换引入到自修复中，以便更加快速便捷地对丧失超疏水性的材料进行修复。然而，当环境光线不充足(雨天或夜晚)时，光照强度发生变化，不可避免地影响光热转换效率和自修复效果。此时，则可通过便捷的焦耳加热来弥补上述缺点。

与传统光热转换材料相比，新型光活性材料氮化钛(TiN)具有化学稳定性好和价格经济等显著优点。有机聚合物材料聚吡咯(PPy)因其卓越的稳定性和电热效应也备受关注。TiN和PPy协同可提升光热效果，且PPy的存在可使材料便捷地进行焦耳加热。藏红T由于自身的π-π相互作用，可形成微溶解态低聚物，进而充当模板合成出特殊形貌的聚吡咯。然而，目前尚未查到PPy和TiN复合涂层的制备方法及全天候进行超疏水自修复的技术和专利。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可全天候对超疏水进行自修复棉织物的制备方法和自修复方法，更具体的是涉及一种具有光热转换和焦耳加热性能的超疏水织物，可在光照和低压条件下修复超疏水层的方法。

为实现本发明目的，采用FeCl

该发明所采用的技术方案按照以下步骤进行：

(a)配置2g/L NaOH溶液，将棉织物放入NaOH溶液中并煮沸处理1-4h，随后烘干织物。

(b)配制一定浓度的藏红T溶液，将步骤(a)得到的棉织物放入藏红T溶液，静置0.5-2h；

(c)向步骤(b)所得溶液中加入FeCl

(d)向步骤(c)所得溶液中加入一定量的吡咯并在室温下搅拌反应25-30h。反应结束后取出织物，分别用乙醇和去离子水清洗3次；

(e)称取一定量的TiN，加入到无水乙醇中，超声处理20-60min，得到TiN乙醇分散液；

(f)将步骤(d)的得到的织物放入TiN乙醇分散液中，搅拌浸渍20-40min，取出烘干；

(g)按照10：1的比例称取PDMS预聚体和固化剂并加入到正己烷溶液中，制备出1％的PDMS溶液；

(h)将步骤(f)得到的织物放入1％的PDMS溶液中，静置30-60min。然后在80℃的烘箱中固化0.5-1.5h；

(i)将步骤(h)得到的织物进行等离子体清洗5min，织物丧失超疏水性。在光照或者低压条件下处理一段时间，织物即可恢复超疏水性。因此，可制备出全天候自修复超疏水棉织物。

该全天候自修复超疏水织物的特征在于：

(1)该全天候自修复超疏水棉织物制备的最佳条件为：NaOH溶液煮沸处理2h，在4mM藏红T溶液中静置1h，所选FeCl

(2)光热，焦耳热以及自修复的最佳条件为：光强为5个太阳时，温度可达到116.3℃；电压达到8V时，温度高达128.5℃；当光强为5个太阳时，织物照射15min后即可恢复超疏水性。

本发明首先利用成本低廉、操作简单的模板法制备出独特的菜花状聚吡咯，再采用常温浸渍法负载TiN。两者协同不仅提升了光热转换性能，还赋予织物焦耳加热性能。在接枝PDMS后，织物静态接触角可达160.2°。该织物具有全天候进行超疏水自修复的性能。

附图说明

附图1是织物上菜花状聚吡咯的TEM图片。

附图2是全天候自修复超疏水棉织物在不同光强下的温度变化。

附图3是全天候自修复超疏水棉织物在不同电压下的温度变化。

附图4是全天候自修复超疏水织物在光源和直流电源变换加热下的温度变化。

最佳实施方式

下面以具体实施例详细介绍本发明的实施方法和步骤。

实施例1

(1)配置2g/L的NaOH溶液，将棉织物放入NaOH溶液中并煮沸处理2h，随后烘干织物。

(2)配制4mM的藏红T溶液。将步骤(1)得到的棉织物放入藏红T溶液，静置1h。

(3)在步骤(2)得到的溶液中加入FeCl

(4)在步骤(3)的溶液中加入吡咯，使浓度为0.075M，之后室温下搅拌反应25h。反应结束后取出织物，分别用乙醇和去离子水清洗3次；

(5)配制2g/L的TiN乙醇溶液，超声处理30min，得到TiN乙醇分散液；

(6)将步骤(4)的得到的织物放入TiN乙醇分散液中，搅拌浸渍30min，取出烘干；

(7)按照10：1的比例称取PDMS预聚体和固化剂并加入到正己烷溶液中，制备出1％的PDMS溶液；

(8)将步骤(6)得到的织物加入到1％的PDMS溶液，静置30min。然后在80℃的烘箱中，固化1h；

(9)将步骤(8)得到的织物进行等离子体清洗5min，织物丧失超疏水性。在经过5个太阳的光强照射15min或者通6V电压30min后，即可恢复超疏水性；

用本发明制备的全天候自修复超疏水织物具有较好的光热转换和焦耳热性能，且在光照或者低压环境下，能够快速对超疏水层进行修复，另外，该织物的制备方法简单、安全。

以上所述为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。