CN106032648A - 粗糙化处理无纺布的方法、处理得到的无纺布及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粗糙化处理无纺布的方法、处理得到的无纺布及其用途，所述方法为将浸润过胶粘剂溶液的无纺布置于表面活性剂溶液中进行混合处理，之后干燥，完成粗糙化处理。本发明所述方法包括以下步骤：将无纺布浸润在胶粘剂溶液中，取出，干燥；将得到的无纺布置于表面活性剂溶液中进行混合处理；取出无纺布，干燥，完成无纺布的粗糙化处理。本发明提供的粗糙化处理无纺布的方法简单，易于操作，使无纺布机械强度提高，提高了无纺布的亲水性，并且表面粗糙化处理后使无纺布在厚度不到1mm时即可具有非常好的乳液聚并分离效果。本发明粗糙化处理后的无纺布是一种除油效果好、机械性能高的持久有效的除油材料。

Description

粗糙化处理无纺布的方法、处理得到的无纺布及其用途

技术领域

本发明属于无纺布技术领域，具体涉及一种粗糙化处理无纺布的方法、处理得到的无纺布及其用途。

背景技术

无纺布作为一种新型环保材料广泛用于医药、过滤、包装袋等工业中。无纺布制备工艺简单、原材料广泛、材料处理容易是空气过滤和污水过滤的常用材料。

无纺布的制备方法有：水刺法、针刺法、熔喷法等，水刺工艺是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使纤维互相缠结在一起，从而使纤维网得以加固而具备一定强力；针刺无纺布是干法的一种，利用刺针的穿刺作用，使蓬松纤维网加固成布；熔喷无纺布是将聚合物熔融挤出成纤维，然后冷却成网。

无纺布与纺织布相比，其缺点是强度和耐久性较差，纤维若按一定方向排列，容易从直角方向裂开。因而在无纺布制备过程中需加入一定量的胶粘剂用于提高强度。常用水溶性胶粘剂有聚丙烯酸、聚氯乙烯和硅溶胶等。这些胶粘剂处理的无纺布无法应用于污水处理，而多用于空气或油中水的处理。聚氨酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂等常见的树脂可用于加强无纺布的强度并应用于含油污水的处理。用于污水过滤的无纺布通常需要一定厚度才能得到理想效果，从而增加了处理过程的压力，消耗更多能量。对于含油污水的处理，无纺布多依靠吸附原理，吸附饱和后效率自然降低，造成材料使用寿命短。

因此，在本领域，高效过滤无纺布还有待进一步研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种粗糙化处理无纺布的方法、处理得到的无纺布及其用途。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种粗糙化处理无纺布的方法，所述方法为将浸润过胶粘剂溶液的无纺布置于表面活性剂溶液中进行混合处理，之后干燥，完成粗糙化处理。

在本发明所述粗糙化处理无纺布的方法中，所述胶粘剂为聚氨酯树脂、酚醛树脂或环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合，优选为聚氨酯树脂；优选地，所述胶粘剂溶液中溶剂为环已酮、丙酮或丁酮中的任意一种或至少两种的组合，优选为环己酮；优选地，所述胶粘剂溶液中胶粘剂的重量百分比为0.1％～20％，例如胶粘剂的重量百分比可以为0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、1％、1.5％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％；相应地，所述胶粘剂溶液中溶剂的重量百分比为80％～99.9％，例如可以为99.9％、99.7％、99.5％、99.3％、99％、98.5％、98％、96％、94％、92％、90％、88％、86％、85％、84％、83％、82％、81％或80％。

在本发明所述粗糙化处理无纺布的方法中，所述表面活性剂选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合，其中阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂不能配合使用；优选地，所述表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、吐温或斯潘中的任意一种或至少两种的组合，优选为十六烷基三甲基溴化铵，所述表面活性剂均是可以商业购买到的，其中所述吐温可以为但不限于吐温-20或吐温-80；所述斯潘可以为但不限于斯潘-20、斯潘-40、斯潘-60或斯潘-80；优选地，所述表面活性剂溶液中溶剂为异丙醇、水或乙醇中的任意一种或至少两种的组合，优选为异丙醇；优选地，所述表面活性剂溶液中表面活性剂的重量百分比为≤5％，例如表面活性剂溶液中表面活性剂的重量百分比可以为5％、4.9％、4.8％、4.6％、4.5％、4.3％、4％、3.8％、3.6％、3.4％、3.2％、3％、2.7％、2.5％、2.3％、2％、1.7％、1.5％、1.3％、1％、0.8％、0.5％、0.3％或0％，相应地，所述表面活性剂溶液中溶剂的重量百分比为≥95％，例如可以为95％、95.1％、95.2％、95.4％、95.5％、95.7％、96％、96.2％、96.4％、96.6％、96.8％、97％、97.3％、97.5％、97.7％、98％、98.3％、98.5％、98.7％、99％、99.2％、99.5％、99.7％或100％。

在本发明所述粗糙化处理无纺布的方法中，所述混合处理为超声或搅拌处理。

本发明所述粗糙化处理无纺布的方法包括以下步骤：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂溶液中，取出，干燥；

(2)将步骤(1)得到的无纺布置于表面活性剂溶液中进行混合处理；

(3)取出无纺布，干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

在上述步骤中，步骤(1)所述胶粘剂溶液中胶粘剂的重量百分比为0.1％～20％；优选地，步骤(2)所述表面活性剂溶液中表面活性剂的重量百分比为≤5％；步骤(1)所述干燥为通风干燥，干燥时间为0-12h，例如0h、0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h或12h；优选地，步骤(2)所述混合处理为超声或搅拌处理，处理时间为0-2h，例如0h、10min、20min、30min、40min、50min、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h。

在本发明的粗糙化处理无纺布的方法中，步骤(2)的目的是使步骤(1)得到的无纺布在表面活性剂溶液中乳化，超声或搅拌处理使得无纺布表面的胶粘剂分散成小颗粒，而后经过步骤(3)使其干燥固化。

另一方面，本发明提供了一种无纺布，所述无纺布根据本发明所述的方法处理得到。

另一方面，本发明提供了所述处理后的无纺布的用途，所述无纺布用于乳液的聚并分离，优选地，所述乳液为水包油乳液或油包水乳液。将所述无纺布用于乳液的聚并分离的步骤为：将乳液加至所述处理后的无纺布一侧，进行聚并分离；优选地，所述乳液为汽油、柴油、食用油、润滑油或原油中任意一种形成的乳液；优选地，所述乳液的乳液直径(所述乳液直径指的是乳液中的油滴直径)为0.1-40μm，例如0.1μm、0.5μm、0.7μm、1μm、2μm、5μm、7μm、10μm、13μm、15μm、17μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、33μm、35μm、37μm、38μm、39μm或40μm。利用粗糙花处理后的无纺布对乳液进行聚并分离后，油浮于滤液上层。

在本发明中，所述乳液的聚并分离是指利用油、水两相对粗糙化处理后的无纺布材料亲和力的不同来进行分离，经粗糙化处理后减少了由于胶粘剂作用造成的无纺布孔径的堵塞，提高了无纺布的亲水性，乳液中分散的小油滴通过粗糙化处理后的无纺布发生碰撞、黏附和聚结形成大液滴，使其更易于上浮而被分离。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的粗糙化处理无纺布的方法简单，易于操作，使无纺布机械强度提高，提高了无纺布的亲水性，并且表面粗糙化处理后使无纺布在厚度不到1mm时即可具有非常好的乳液聚并分离效果，本发明粗糙化处理后的无纺布是一种除油效果好、机械性能高的持久有效的除油材料。

附图说明

图1是未粗糙化处理的无纺布(a)和粗糙化处理的无纺布(b)的SEM图；

图2是利用粗糙化处理后的无纺布进行乳液聚并分离的示意图(a)和乳液刚乳化和乳化2小时后的粒径分布图(b)。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

在本实施例中，所采用的无纺布为湿法成网制备的玻璃纤维和纤维素纤维混合而成的无纺布，厚度在900μm左右，在无纺布制备过程中未添加任何胶粘剂。将该无纺布进行粗糙化处理，处理方法如下：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂聚氨酯树脂的环己酮溶液中，其中聚氨酯树脂的重量百分比为0.1％，取出(不进行通风干燥)；

(2)将步骤(1)得到的无纺布放入表面活性剂溶液中，该表面活性剂溶液为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的异丙醇溶液，表面活性剂溶液中十六烷基三甲基溴化铵的重量百分比为5％，超声30min；

(3)取出无纺布，在空气中完全干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

实施例2

在本实施例中，所采用的无纺布为湿法成网制备的玻璃纤维和纤维素纤维混合而成的无纺布，厚度在900μm左右，在无纺布制备过程中未添加任何胶粘剂。将该无纺布进行粗糙化处理，处理方法如下：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂聚氨酯树脂的环己酮溶液中，其中聚氨酯树脂的重量百分比为20％，取出，通风干燥12h；

(2)将步骤(1)得到的无纺布放入表面活性剂溶液中，该表面活性剂溶液为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的异丙醇溶液，表面活性剂溶液中十六烷基三甲基溴化铵的重量百分比为1％(不进行混合处理)；

(3)取出无纺布，在空气中完全干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

实施例3

在本实施例中，所采用的无纺布为湿法成网制备的玻璃纤维和纤维素纤维混合而成的无纺布，厚度在900μm左右，在无纺布制备过程中未添加任何胶粘剂。将该无纺布进行粗糙化处理，处理方法如下：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂聚氨酯树脂的环己酮溶液中，其中聚氨酯树脂的重量百分比为10％，取出，通风干燥0.5h；

(2)将步骤(1)得到的无纺布放入表面活性剂溶液中，该表面活性剂溶液为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的异丙醇溶液，表面活性剂溶液中十六烷基三甲基溴化铵的重量百分比为1％，超声2h；

(3)取出无纺布，在空气中完全干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

实施例4

在本实施例中，所采用的无纺布为湿法成网制备的玻璃纤维和纤维素纤维混合而成的无纺布，厚度在900μm左右，在无纺布制备过程中未添加任何胶粘剂。将该无纺布进行粗糙化处理，处理方法如下：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂聚氨酯树脂的环己酮溶液中，其中聚氨酯树脂的重量百分比为10％，取出，通风干燥0.5h；

(2)将步骤(1)得到的无纺布放入异丙醇中(即，表面活性剂溶液中十六烷基三甲基溴化铵的重量百分比为0％)，超声2h；

(3)取出无纺布，在空气中完全干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

实施例5

在本实施例中，所采用的无纺布为湿法成网制备的玻璃纤维和纤维素纤维混合而成的无纺布，厚度在900μm左右，在无纺布制备过程中未添加任何胶粘剂。将该无纺布进行粗糙化处理，处理方法如下：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂酚醛树脂的丙酮溶液中，其中酚醛树脂的重量百分比为20％，取出，通风干燥10h；

(2)将步骤(1)得到的无纺布放入表面活性剂溶液中，该表面活性剂溶液为十二烷基磺酸钠的水溶液，表面活性剂溶液中十二烷基磺酸钠的重量百分比为5％，搅拌2h；

(3)取出无纺布，在空气中完全干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

实施例6

在本实施例中，所采用的无纺布为湿法成网制备的玻璃纤维和纤维素纤维混合而成的无纺布，厚度在900μm左右，在无纺布制备过程中未添加任何胶粘剂。将该无纺布进行粗糙化处理，处理方法如下：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂环氧树脂的丁酮溶液中，其中环氧树脂的重量百分比为10％，取出，通风干燥12h；

(2)将步骤(1)得到的无纺布放入表面活性剂溶液中，该表面活性剂溶液为吐温-20的乙醇溶液，表面活性剂溶液中吐温-20的重量百分比为3％，搅拌1h；

(3)取出无纺布，在空气中完全干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

实施例7

在本实施例中，所采用的无纺布为湿法成网制备的玻璃纤维和纤维素纤维混合而成的无纺布，厚度在900μm左右，在无纺布制备过程中未添加任何胶粘剂。将该无纺布进行粗糙化处理，处理方法如下：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂聚氨酯树脂的丁酮溶液中，其中聚氨酯树脂的重量百分比为3％，取出，通风干燥5h；

(2)将步骤(1)得到的无纺布放入表面活性剂溶液中，该表面活性剂溶液为十六烷基三甲基溴化铵和斯潘-20的异丙醇溶液，表面活性剂溶液中十六烷基三甲基溴化铵和斯潘-20的总重量百分比为2％，搅拌2h；

(3)取出无纺布，在空气中完全干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

对比例1

与实施例3不同的是，在该对比例中只对无纺布进行步骤(1)的浸润在胶粘剂聚氨酯树脂的环己酮溶液中，其中聚氨酯树脂的重量百分比为10％，浸润后取出，通风干燥12h；不进行步骤(2)所述的表面活性剂溶液中的处理。

对实施例3粗糙化处理后的无纺布和未经处理的无纺布进行扫描电子显微镜表征，其SEM图如图1所示。

由图1可以看出，经粗糙化处理后，无纺布的纤维表面变粗糙。

采用BY-128A拉力试验机(桑普达仪器科技有限公司)对实施例1-7和对比例1处理后的无纺布进行抗拉强度测试(以未经任何处理的无纺布作为对照)，测试方法为：将实施例1-7和对比例1以及对照组的无纺布分别裁成1.0cm*2.5cm的长条，在已调整至工作状态的拉力试验机上设置环境参数和运行参数，夹具拉伸速度为3mm/min条件下进行拉伸测试，每个样品测试5次，测试结果如表1所示。

表1

从表1可以看出，实施例3、4和6与对比例1对比，粗糙化处理过程中使用的胶粘剂会使拉伸强度有一定程度的降低，但相较于对照的未经任何处理的无纺布的拉伸强度还是有明显提高，并且从实施例1-7可以看出，本发明的无纺布的拉伸强度随胶粘剂的浓度增加而增加。

对实施例1-7和对比例1处理后的无纺布进行除油性能测试，以未经任何处理的无纺布作为对照。测试方法如下所述：

将十六烷和去离子水按照油浓度为1000mg/L配制，采用高剪切乳化机在15000rpm条件下乳化10min。对正辛烷、大豆油和润滑油采用同十六烷一样的方法配配制。按照此方法配制的乳液中油滴的直径在0.1-40μm，油滴直径越大越容易被分离。以无纺布对直径为0.1-10μm且平均粒径在2-4μm的油滴的分离为例，如图2(b)所示，所述乳液室温条件下可以保持稳定2h以上。将实施例1-7和对比例1处理后的无纺布以及对照组的无纺布裁成直径25mm的圆放入过滤装置中，用注射器注射50mL上述配制的乳液加至无纺布一侧，如图2(a)所示，检测滤液的油浓度，使用红外测油仪对滤液和初始乳液的油浓度进行测量，计算除油率，每种油样品进行此检测实验3次，结果示于表2。

表2

从图2中可以看出，采用本发明方法配制的水包油乳液在刚乳化和乳化2小时后的乳液粒径变化不大，说明实验所采用的乳液是稳定的乳液，这保证了后续除油性能测试结果的可靠性。

由表2的除油性能测试结果可以看出，将对照组的无纺布只经胶粘剂处理后得到的无纺布，即对比例1的无纺布，与对照组未经任何处理的无纺布相比对比例1的无纺布的除油性能有所降低，而在表面活性剂溶液中处理后得到的无纺布，如实施例1-7，其无纺布除油的能力比对比例1有很大幅度的提高，这是由于粗糙化处理后胶粘剂表面的亲水性提高，使无纺布的除油效果大大增强。

因此，本发明经粗糙化处理后得到的无纺布且的机械性能有很大提高，且除油效果良好，具有非常好的水包油乳液聚并分离效果，所以本发明的无纺布是一种除油效果好、机械性能高的持久有效的除油材料。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的无纺布粗糙化处理方法以及得到的无纺布及其用途，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种粗糙化处理无纺布的方法，其特征在于，所述方法为将浸润过胶粘剂溶液的无纺布置于表面活性剂溶液中进行混合处理，之后干燥，完成粗糙化处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胶粘剂为聚氨酯树脂、酚醛树脂或环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合，优选为聚氨酯树脂；

优选地，所述胶粘剂溶液中溶剂为环已酮、丙酮或丁酮中的任意一种或至少两种的组合，优选为环己酮；

优选地，所述胶粘剂溶液中胶粘剂的重量百分比为0.1％～20％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、吐温或斯潘中的任意一种或至少两种的组合，优选为十六烷基三甲基溴化铵；

优选地，所述表面活性剂溶液中溶剂为异丙醇、水或乙醇中的任意一种或至少两种的组合，优选为异丙醇；

优选地，所述表面活性剂溶液中表面活性剂的重量百分比为≤5％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合处理为超声或搅拌处理。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将无纺布浸润在胶粘剂溶液中，取出，干燥；

(2)将步骤(1)得到的无纺布置于表面活性剂溶液中进行混合处理；

(3)取出无纺布，干燥，完成无纺布的粗糙化处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述胶粘剂溶液中胶粘剂的重量百分比为0.1％～20％；

优选地，步骤(2)所述表面活性剂溶液中表面活性剂的重量百分比为≤5％。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述干燥为通风干燥，干燥时间为0-12h；

优选地，步骤(2)所述混合处理为超声或搅拌处理，处理时间为0-2h。

8.一种无纺布，其特征在于，所述无纺布根据权利要求1-7中任一项所述的方法处理得到。

9.根据权利要求8所述无纺布的用途，其特征在于，所述无纺布用于乳液的聚并分离；

优选地，所述乳液为水包油乳液或油包水乳液。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，将所述无纺布用于乳液的聚并分离的步骤为：将乳液加至权利要求8所述无纺布一侧，进行聚并分离；

优选地，所述乳液为汽油、柴油、食用油、润滑油或原油中任意一种形成的乳液；

优选地，所述乳液的乳液直径为0.1-40μm。