本技术介绍了一种制备氟化纳米颗粒及其在合成革防水领域应用的创新方法。该方法以正硅酸四乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷为原料,通过法制备SiO2纳米颗粒前驱体,并采用非含氟硅烷进行化学修饰,以获得氟化纳米颗粒。该制备过程温和且易于操作。在超纤革的制备过程中,含氟量不同的纳米颗粒能够简便地进行反应操作,且产率较高。整个反应过程中,溶剂可循环利用,有效提高产率并减少环境污染。本发明所制备的氟化纳米颗粒通过原位生长技术均匀分布在纤维表面,使得表面疏水角超过150°,显著提升超纤革的疏水性能,对合成革新材料的发展具有重要意义。
背景技术
纳米材料具有重要的科学意义,它们是宏观材料和原子或分子结构之间的桥梁。纳米材料现在已经广泛应用于工业生产,医疗卫生,航空航天,环境保护等多个不同领域,并将各个学科领域交叉融合起来。SiO2
纳米粒子因其孔径可变、表面反应性好、比表面积大、生物相容性好等特点,已成为近年来最重要的纳米材料之一。功能化纳米粒子兼备了纳米粒子的微观结构所带来的特殊性质,同时通过功能化改性又获得了新的功能,是一种极具研究价值的材料。纳米粒子表面改性有三个显著的作用,首先,有利于纳米颗粒的稳定性,有效防范纳米颗粒间的团聚。第二,修饰后的纳米颗粒可以实现多个功能间的兼容。例如,当亲水基团附着在金属纳米颗粒上时,金属颗粒即拥有了水溶性特征,且不会相矛盾。功能兼容性的第二个例子是将改性的无机纳米填料填充到有机聚合物中时,改性可以避免两相之间不均匀和不相容的问题,从而提高复合材料的力学性能。第三,经修饰的纳米颗粒可以自组织。例如:CN103917546B公开了用于制备稳定的裸胶体金纳米颗粒的方法。随后可使纳米颗粒经受部分或全部表面修饰。所述方法包括使用块体金作为源材料通过采用自顶向下的纳米制造方法制备处于液体中的胶体金纳米颗粒。通过添加一种或多种类型的配体(每种都包含对金纳米颗粒表面表现出亲和力的官能团以产生缀合体)来进行这些纳米颗粒的表面修饰。由于通过这种方法制备的纳米颗粒的高效率和优异稳定性,所制造的金纳米颗粒缀合体可具有功能性配体的可调整为0和100%之间的任何百分比值的表面覆盖率。CN107835696B公开了一种用于制备2至15nm尺寸且尺寸控制小于1nm(即,在单原子层水平)的窄尺寸分布的二氧化硅纳米颗粒(SNP)和核-壳SNP的水性合成方法。二氧化硅纳米颗粒本身疏水的表面被聚乙二醇(PEG)基团等表面配体表面官能化,实现了对二氧化硅亲疏水的修饰,丰富了二氧化硅纳米颗粒的种类。
氟化SiO2
纳米颗粒相比于传统的纳米颗粒,具有非常多的优势。既具有SiO2
纳米粒子孔径可变、表面反应性好、结构灵活、比表面积大、生物相容性好等特点,又具有氟基团高度的表面活性、良好的耐候性和防水性等。例如:CN115340648A公开中涉及一种含氟化二氧化硅纳米颗粒的含氟聚合物的制备方法和含氟橡胶的制备方法,在该发明中涉及氟化二氧化硅纳米颗粒的制备,解决了纳米填料在含氟橡胶基体中的分散问题,在保证材料良好的均一性的前提下,提高了该复合材料的耐冲击等性能。
在目前已知的报道中,涉及氟化二氧化硅的制备都是利用含氟硅烷作为其中的反应原料。然而,氟化硅烷价格昂贵,并且在反应过程中通过溶胶-凝胶法将含氟链段引入到二氧化硅的表面,对溶胶-凝胶涉及的反应条件要求较高。因此,如何多种反应过程制备氟化纳米颗粒,降低制备成本,如何循环利用减少反应的损失,提高反应的产率,成为亟待解决的技术问题。同时,采用氟化SiO2
纳米颗粒应用于超纤革,提高超纤革的疏水性能,未见报道。为此,提出本发明。
实现思路