CN102071539A

CN102071539A - 双层吸水导湿无纺布及其制备方法

Info

Publication number: CN102071539A
Application number: CN2009102626080A
Authority: CN
Inventors: 戴李宗; 张良俊; 桂银太; 邢淑敏
Original assignee: Xiamen Chuangyeren Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen entrepreneur environmental Polytron Technologies Inc
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: CN102071539B

Abstract

本发明提供了一种双层吸水导湿无纺布及其制备方法，它包括通过热轧复合法复合的具有吸湿性能的内层和将所述内层中吸附的水份导出的外层：所述内层由主要包括以下的重量份配比的组分制备：天然植物纤维10～50份、聚丙烯树脂粒料45～80份、相容剂1～6份、抗氧剂0.5～3份和增韧填料2～10份；所述外层的纤维规格为0.6～0.8旦、并由聚丙烯树脂粒料制备而成的聚丙烯细旦短纤维无纺布。本发明提供的双层吸水导湿无纺布具有重量轻、韧性好、可降解、吸水率高、导湿性好的特点。

Description

双层吸水导湿无纺布及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无纺布及其制备方法，尤其涉及一种以天然纤维/聚丙烯复合材料为原料的双层吸水导湿无纺布及其制备方法。

背景技术

天然纤维是自然界最为丰富的天然高分子材料，自然界中每年生长的纤维素(以天然植物纤维的形式存在)总量多达千亿吨，远远超过了地球上现存石油的总储量。天然纤维是一种极为重要的资源，在自然资源日见缺乏的今天，充分利用天然纤维资源的潜力，发挥它独特的功能和特性，开发新的应用领域，是当今引人注目的研究热点。天然纤维的利用方式多种多样，可利用其原纤维，可利用其衍生物，或其接枝共聚物。制品类型如纤维素衍生物膜，纤维素交换树脂，纤维素衍生物液晶，纤维素微晶以及纤维与热塑性树脂的复合材料等，其中天然纤维与热塑性树脂的复合是开发和利用天然纤维这一资源的有效的新途径。近年来，用天然植物纤维与聚丙烯复合制备的复合材料代替工程塑料，拓展了植物纤维应用的新领域。

织物和纤维的热湿舒适性(以下简称舒适性)是其功能性研究的一个分支，也称为舒适功能性。随着人们生活和认知水平的提高，人们对织物和纤维的性能要求也由简单的实用上升到用的舒服，用的健康。防水透湿织物(Waterproof and moisture permeable fabrics)，国外称“可呼吸织物”(Waterproof，Windproof and Breathable Fabrics，WWB)，是指织物在一定的水压下不被水润湿并渗透，但人体散发的汗液蒸汽却能通过织物扩散或传递到外界，而不在体表和织物之间积聚冷凝。它是世界纺织业不断向高档次发展的集防水、透湿、防风和保暖性能于一身的独具特色的功能纺织品。这种织物不仅能满足人们在特殊作业环境(如严寒、雨雪、大风天气、沙漠、雨林等恶劣环境)中活动时的穿着需要(如作战服、野外考察服等)，也适用于人们在日常生活中对雨衣等防水衣物及各种高档服装面料的要求，具有广阔的发展前景。

鉴于天然植物纤维的来源广泛，可环保降解等优点，已有不少研究者将其改性高分子材料。导湿纤维织物具有在各产业领域和日常生活中广泛应用的前景，更是吸引了许多研究人员投入人力、物力。李忠明和杨鸣波等在【李忠明，杨鸣.波秸杆/聚丙烯复合材料[J]，塑料工业，2000.7】中利用秸杆与聚丙烯复合制备了能替代木材使用的复合材料。考察了秸秆含量、界面处理剂用量对复合材料力学性能、流动性及形态的影响。周兴平和解孝林等在【周兴平，解孝林.剑麻纤维的表面改性及其复合材料的研究进展[J]，工程塑料应用，2000.8】中简述了剑麻纤维的组成、结构及力学性能，并总结了剑麻纤维表面改性的几种方法，包括物理方法：热处理、酸碱处理、有机溶剂处理；化学方法：改变表面张力、界面偶合、表面接枝聚合。同时论述了剑麻纤维的表面改性复合材料力学性能的影响。Goer-tex公司2000年刚发表的表面处理技术，则是在微多孔薄膜中再加上silicone的发泡体，应用于防火衣物上，可以在难燃织物与里层织物间形成空气缓冲层，服装的透气性与舒适性因而大为改善。美国干爽纤维制品公司(Dry Fibre Inc)开发出一项生产优异导湿功能的聚丙烯织物技术，该织物可用于许多高性能场合，如制防弹背心衬里，高性能保暖内衣，袜类和衬衫等。他们用其专利的Transpor技术对聚丙烯纤维织物进行处理，使它的吸水性下降7倍，比尼龙“吸水性小十多倍”。独立实验室测试证明，经处理后聚丙烯织物回潮率下降3至5倍，而且对聚丙烯长丝和短纤维同样有效，都是永久性的，还能延长织物使用寿命，经该技术处理的聚丙烯织物不会沿水平铺展方式散发人体汗汽，而是让汗汽垂直通过织物孔隙，直接导入下一层或扩散到空气中。东华大学“高导湿涤纶纤维制备关键技术及制品集成开发”项目组经过多年研究，成功研制出的高导湿涤纶纤维。

然而，上述织物大都存在结构和处理工艺复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、重量轻、韧性好、可降解、吸水率高、导湿性好的双层吸水导湿无纺布。

本发明的另一目的是提供一种双层吸水导湿无纺布的制备方法。

本发明提供的技术方案如下：

双层吸水导湿无纺布，它包括通过热轧复合法复合的具有吸湿性能的内层和将所述内层中吸附的水份导出的外层；所述内层由主要包括以下的重量份配比的组分制备：天然植物纤维10～50份、聚丙烯树脂粒料45～80份、相容剂1～6份、抗氧剂0.5～3份和增韧填料2～10份；所述外层的纤维规格为0.6～0.8旦、并由聚丙烯树脂粒料制备而成的聚丙烯细旦短纤维无纺布。

天然植物纤维是由许多D-吡喃式葡萄糖相互以1，4-β苷键连接而成的多糖，纤维素分子的重复单元中每一基环内含有3个羟基(-OH)，这些羟基形成分子内氢键或分子间氢键，使纤维具有吸水性，吸湿率达8～12％，其纤维形态具有长径比大，比强度高，比表面积较大，密度低及可生物降解等优点，其强度在大部分情况下可满足要求。另一方面，聚丙烯纤维具有比重小、不吸水、热传导系数低、耐化学品性好、卫生性好等优点，聚丙烯熔融纺丝后制得0.6～0.8d的细旦短纤维，该纤维不仅具有非常柔软的手感、柔和的光泽。本发明采用天然植物纤维与弹性体对聚丙烯进行填充改性以及通过共混复合的方法，可以改善聚丙烯脆性大，冲击强度低的缺点。同时，本发明还采用热轧复合法将天然植物纤维/聚丙烯复合材料无纺布(内层)和普通聚丙烯无纺布(外层)结合，利用热轧在天然植物纤维/聚丙烯复合材料无纺布外侧的普通聚丙烯无纺布的“芯吸效应”导出天然植物纤维/聚丙烯复合材料无纺布吸附的水份，使其具有优良的吸水导湿性能。

需要说明的是，本发明中提及的聚丙烯树脂粒料可以从市场上直接购买获得。

在推荐的实施例中，所述天然植物纤维为棉、木棉、麦秆、稻秆、大豆纤维或芦苇秆等中的至少一种。

在推荐的实施例中，所述相容剂为聚丙烯接枝改性马来酸酐(PP-g-MAH)、聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)、聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)、马来酸酐、羧甲基纤维素或甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)中的一种。

在推荐的实施例中，所述抗氧剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类或硫代二丙酸酯类抗氧剂中的至少一种，如：2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、2，2′-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]、N，N′-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯中的一种或二种以上(含二种)。

在推荐的实施例中，所述增韧填料为天然橡胶、三元乙丙橡胶、聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物(POE)或异戊橡胶等中的一种。

前述吸水导湿无纺布的制备方法，包括以下的步骤：

1)将天然植物纤维、聚丙烯树脂粒料、相容剂、抗氧剂和增韧填料按上述组份和重量比备料；

2)将天然植物纤维粉碎成粒度为50～220目的粉料，在40～50℃条件下烘干；

3)将聚丙烯树脂粒料干燥后与天然纤维粉料、相容剂、抗氧剂和增韧填料混合，搅拌均匀；然后采用防粘法制造，获得所述的内层；

4)另取一份聚丙烯树脂粒料采用高速纺丝技术制备出细旦短纤维无纺布，获得所述的外层；

5)采用热轧复合技术将内层和外层复合，制备出双层型吸水导湿无纺布。

需要说明的是，上述防粘法为常规技术手段，因此，本发明不再对这一部分内容进行详细撰述，其一般包括如下的几个步骤：挤压熔融、过滤除杂、计量纺丝、冷却牵伸、成网热轧和辊冷收卷。本发明中，挤压熔融温度为150～230℃，熔体流动速度10～50g/10min，牵引倍数1.5～4倍，卷绕速度20～250m/min。与防粘法相同，步骤4中用聚丙烯树脂粒料制备出细旦短纤维无纺布的步骤也是常规技术手段，其一般包括如下的几个步骤：挤压熔融、过滤除杂、计量纺丝、冷却成形、高速预拉伸、成网热轧和卷绕，在本发明中，挤压熔融温度为180～230℃，牵引倍数3～6倍，卷绕速度800～3500m/min。步骤5中的热轧复合技术包括如下的几个步骤：热轧复合、冷却牵引和收卷，本发明中，热轧温度为50～90℃，卷绕速度10～150m/min。

上述制备方法的工艺流程如图1中所示。

与现有技术相比，本发明具有如下的特点：

本发明制备的吸水导湿无纺布采用天然纤维/聚丙烯复合材料无纺布与聚丙烯细旦无纺布复合而成，具有结构简单、质轻(克重：10～250g/m²)、韧性好、吸水率高、导湿性好等优点，且具有原料来源广泛、可降解环保的特点，其市场前景广阔，可应用于服装、装饰、包装等行业，如：制备透气导湿衣服、头套、鞋套，桌布、窗布、室内用品等。

附图说明

图1为导湿无纺布工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例

按表1中的组分和重量比取干燥后的聚丙烯树脂粒料、天然纤维、相容剂、抗氧剂和增韧材料。

将木棉粉碎成粒度为50～220目的粉料，在45℃条件下烘干，而后向其中加入聚丙烯树脂粒料、相容剂、抗氧剂和增韧材料混合均匀，经挤压熔融、过滤除杂、计量纺丝、冷却牵伸、成网热轧和辊冷收卷步骤(其中，挤压熔融温度为150～230℃，熔体流动速度10～50g/10min，牵引倍数1.5～4倍，卷绕速度20～250m/min)，获得双层吸水导湿无纺布的内层。

另取聚丙烯树脂粒料适量，将聚丙烯树脂粒料在70～90℃烘干后，经挤压熔融、过滤除杂、计量纺丝、冷却成形、高速预拉伸、成网热轧和卷绕步骤(其中，挤压熔融温度为180～230℃，牵引倍数3～6倍，卷绕速度800～3500m/min)，获得双层吸水导湿无纺布的外层。其中挤压熔融温度180～230℃，牵引倍数3～6倍，卷绕速度800～3500m/min。

获得的内层和外层经热轧复合、冷却牵引和收卷步骤(其中，热轧温度为50～90℃，卷绕速度10～150m/min)，获得双层吸水导湿无纺布的成品。该无纺布按国标GB/T1034-1998测试其吸湿率为11％。

表1实施例中导湿无纺布内层不同组分的用量、工艺参数及导湿性能

组分

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

天然纤维粉料

棉350g

木棉100g

麦秆450g

稻杆300g

大豆纤维500g

芦苇杆420g

聚丙烯树脂

600g

800g

500g

650g

450g

550g

抗氧剂

2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)10g

四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯15g

2，2′-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]20g

N，N′-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酰胺]30g

双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯5g

亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯18g

相容剂

PP-g-MAH20g

PP-g-AA10g

PE-g-MAH60g

马来酸酐16g

CMC-g-PMMA 55g

羧甲基纤维素45g

增韧填料

天然橡胶20g

三元乙丙橡胶50g

聚乙烯35g

乙烯-辛烯共聚物65g

异戊橡胶100g

天然橡胶70g

内层挤压熔融温度

160℃

190℃

150℃

230℃

210℃

200℃

内层牵引倍数

2

2.5

3.5

1.5

4

2.8

内层熔体流动速度

15g/10min

20g/10min

50g/10min

35g/10min

10g/10min

19g/10min

内层卷绕速度

120m/min

250m/min

230m/min

70m/min

20m/min

180m/min

外层挤压熔融温度

180℃

200℃

230℃

220℃

190℃

220℃

外层牵引倍数

3

6

5

4

5

6

外层卷绕速度

800m/min

2500m/min

3500m/min

1000m/min

1500m/min

2000m/min

热轧复合温度

50℃

80℃

90℃

60℃

70℃

80℃

内外层卷绕速度

10m/min

15m/min

150m/min

20m/min

30m/min

50m/min

克重

50g/m²

65g/m²

10g/m²

150g/m²

250g/m²

80g/m²

伸长率

20％

50％

35％

43％

65％

38％

内层吸湿率

11％

8.5％

12.5％

10.6％

13.8％

9％

外层导湿速度

1.5mm/mim

1.0mm/min

1.8mm/min

1.2mm/min

2.8mm/min

2.2mm/min

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.双层吸水导湿无纺布，其特征在于，它包括通过热轧复合法复合的具有吸湿性能的内层和将所述内层中吸附的水份导出的外层；所述内层由主要包括以下的重量份配比的组分制备：天然植物纤维10～50份、聚丙烯树脂粒料45～80份、相容剂1～6份、抗氧剂0.5～3份和增韧填料2～10份；所述外层的纤维规格为0.6～0.8旦、并由聚丙烯树脂粒料制备而成的聚丙烯细旦短纤维无纺布。

2.根据权利要求1中所述的双层吸水导湿无纺布，其特征在于：所述天然植物纤维为棉、木棉、麦秆、稻秆、大豆纤维或芦苇秆中的至少一种。

3.根据权利要求2中所述的双层吸水导湿无纺布，其特征在于：所述相容剂为聚丙烯接枝改性马来酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸、聚乙烯接枝马来酸酐、马来酸酐、羧甲基纤素或甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物中的一种。

4.根据权利要求3中所述的双层吸水导湿无纺布，其特征在于：所述抗氧剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类或硫代二丙酸酯类抗氧剂中的至少一种。

5.根据权利要求4中所述的双层吸水导湿无纺布，其特征在于：所述抗氧剂选自2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、2，2′-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]、N，N′-1，6-亚已基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯或亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯中的一种或二种以上。

6.根据权利要求5中所述的双层吸水导湿无纺布，其特征在于：所述增韧填料为天然橡胶、三元乙丙橡胶、聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物或异戊橡胶中的一种。

7.一种双层吸水导湿无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：

1)将天然植物纤维、聚丙烯树脂粒料、相容剂、抗氧剂和增韧填料按权利要求1、2、、3、4、5或6中的组份和重量比备料；

4)另取一份聚丙烯树脂粒料制备出细旦短纤维无纺布，获得所述的外层；

8.根据权利要求7中所述的一种双层吸水导湿无纺布的制备方法，其特征在于：所述防粘法的挤压熔融温度为150～230℃，熔体流动速度10～50g/10min，牵引倍数1.5～4倍，卷绕速度20～250m/min。

9.根据权利要求8中所述的一种双层吸水导湿无纺布的制备方法，其特征在于，步骤4用聚丙烯树脂粒料制备出细旦短纤维无纺布的步骤中，挤压熔融温度为180～230℃，牵引倍数3～6倍，卷绕速度800～3500m/min。

10.根据权利要求9中所述的一种双层吸水导湿无纺布的制备方法，其特征在于，步骤5的热轧复合技术中，热轧温度为50～90℃，卷绕速度10～150m/min。