一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物及其制备方法

本发明属于纺织品加工，涉及纳米硫化铜基疏水光热棉织物，具体涉及一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物及其制备方法。

背景技术：

1、光热超疏水纺织品是一种融合被动拒水和主动光热管理的新型织物，近年来受到广泛关注。该类材料通过在纺织品表面构建微纳米粗糙结构并引入光热转换材料（如硫化铜、聚苯胺、聚多巴胺等），赋予织物兼具超疏水自清洁、光热除冰等功能，在户外防护装备、医疗健康等领域具有巨大的应用前景。

2、目前，光热疏水纺织品主要依赖两种技术路径：先在纤维表面构筑微纳米粗糙结构，然后再采用低表面能物质进行疏水处理；或者直接改性微纳米粗糙结构表面。然而，这些方法通常涉及含氟长链聚合物、溶胶-凝胶等复杂化学体系，工艺复杂，反应周期长，能耗高，不利于规模化推广；同时，有机溶剂（如甲苯、丙酮、全氟烷基化合物等）使用量大，导致生产成本高，而且还带来显著的毒性与环境风险。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物及其制备方法，本发明的制备工艺简单、制备周期短、能耗低，无需使用有机溶剂、无氟低表面能材料和含氟化合物，生产成本低且绿色环保，同时制得的纳米硫化铜基疏水光热棉织物具有稳定的疏水性和高效的光热转换性能。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，将原位负载有硫化铜的棉织物平整放置，利用波长为808nm，光照强度为1.5-3.0w/cm2的近红外激光均匀照射棉织物1-5秒，即得到所述纳米硫化铜基疏水光热棉织物。

4、进一步地，所述原位负载有硫化铜的棉织物按以下步骤制备得到：

5、（1）将块状棉织物浸入碱溶液中，以去除表面杂质和提高纤维反应活性，然后用水反复冲洗棉织物至中性，再烘干得到预处理棉织物；

6、（2）将阿魏酸溶解于醋酸钠缓冲溶液中，然后加入漆酶，混合均匀后，得到改性处理液；将预处理棉织物浸入改性处理液中，并恒温水浴搅拌反应，反应结束后，取出并烘干得到改性棉织物；

7、（3）分别将五水合硫酸铜、九水合硫化钠溶于水中得到五水合硫酸铜溶液和九水合硫化钠溶液，再依次将改性棉织物和九水合硫化钠溶液加入五水合硫酸铜溶液中，并立即密封；然后恒温水浴搅拌反应，反应结束后，取出并烘干即可。

8、进一步地，步骤（1）中采用的碱溶液为氢氧化钠溶液，其碱溶液的浓度为1-2g/l。

9、进一步地，步骤（2）中改性处理液中阿魏酸的浓度为1-5g/l，漆酶的浓度为0.4-1g/l。

10、进一步地，步骤（2）中，恒温水浴反应温度为50-60℃，反应时间为12-24h。

11、进一步地，步骤（3）中，五水合硫酸铜和九水合硫化钠的摩尔比为3.4:（0.8-6.2）。

12、进一步地，五水合硫酸铜和九水合硫化钠的摩尔比为3.4:（1.5-3.1）。

13、进一步地，步骤（3）中，恒温水浴反应温度为75-90℃，反应时间为2-5h。

14、本发明还提供了一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物，该疏水光热棉织物采用前面所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法制备得到。

15、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、1、本发明采用碱液对棉织物进行预处理，在去除纤维表面杂质的同时还能使纤维素分子链上大量羟基活性基团得以充分暴露；然后浸入改性处理液中，漆酶催化阿魏酸发生氧化偶联反应，在棉织物纤维表面引入大量酚羟基和醌基等活性官能团，在棉织物纤维表面形成聚阿魏酸粘附层；改性后的棉织物依次浸入五水合硫酸铜溶液和九水合硫化钠溶液后，铜离子优先被纤维表面的酚羟基官能团螯合锚定，并原位与硫离子反应生成粒径均匀的纳米硫化铜颗粒，牢固负载在棉织物纤维表面；然后再以原位负载于棉织物表面的纳米硫化铜为光热转换基元，通过调控波长为808nm的近红外激光的光照强度和辐照时间，将光能高效转化为热能，诱导硫化铜纳米球转变为疏水性氧化亚铜，协同纳米硫化铜赋予的微纳粗糙结构，使棉织物表面从亲水状态变为疏水状态，即可一步实现粗糙结构与低表面能的协同构建，获得疏水性能。同时纳米硫化铜的本征光热效应使棉织物具备持续稳定的升温能力，从而使得棉织物同时具有疏水性和光热转换性能。

17、相对于传统方法，本发明显著简化了制备流程，缩短了生产周期，降低了能源消耗，降低了生产成本和实现了绿色生产。

18、2、本发明采用的阿魏酸为天然酚酸类化合物，漆酶为生物酶催化剂，均为无毒可再生的生物基材料，漆酶催化阿魏酸聚合整理棉织物，阿魏酸聚合物沉积在棉织物表面不仅具有良好的粘附性，增强棉织物对纳米硫化铜的锚定，而且还能够作为二次反应平台，为棉织物的功能化整理提供先决条件；同时本发明全程以水为反应介质，无需使用甲苯、丙酮等有机溶剂，也不使用含氟长链聚合物等低表面能修饰剂；并且整个工艺不产生有毒有害物质，操作安全，且对环境友好。

1.一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，其特征在于，将原位负载有硫化铜的棉织物平整放置，利用波长为808nm，光照强度为1.5-3.0w/cm2的近红外激光均匀照射棉织物1-5秒，即得到所述纳米硫化铜基疏水光热棉织物。

2.根据权利要求1所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，其特征在于，所述原位负载有硫化铜的棉织物按以下步骤制备得到：

3.根据权利要求2所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中采用的碱溶液为氢氧化钠溶液，其碱溶液的浓度为1-2g/l。

4.根据权利要求2所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，其特征在于，步骤（2）中改性处理液中阿魏酸的浓度为1-5g/l，漆酶的浓度为0.4-1g/l。

5.根据权利要求2所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，恒温水浴反应温度为50-60℃，反应时间为12-24h。

6.根据权利要求2所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，五水合硫酸铜和九水合硫化钠的摩尔比为3.4:（0.8-6.2）。

7.根据权利要求6所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，其特征在于，五水合硫酸铜和九水合硫化钠的摩尔比为3.4:（1.5-3.1）。

8.根据权利要求2所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，恒温水浴反应温度为75-90℃，反应时间为2-5h。

9.一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的一种纳米硫化铜基疏水光热棉织物的制备方法制备得到。