CN106223026A - 一种快速高吸水非织造布的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速高吸水非织造布的制备方法，包括以下步骤：以紫外辐照引发的方式，以亲水性单体、共聚单体、引发剂、交联剂和蒸馏水配制成混合接枝液，将具有高吸水能力的吸水树脂层共聚交联在聚酯非织造布基体上，最后经过氢氧化钠中和及乙醇脱水制备出具有大量蓬松结构的快速高吸水非织造布。本发明原料易得，成本低廉，操作简单，与传统的高吸水树脂相比，本发明所制备的快速高吸水非织造布吸水速度更快，形态结构更稳定，实用性更强；与常规的高吸水纤维相比，本发明制备的快速高吸水非织造布吸水倍率更高，可广泛应用于卫生、空气除湿等领域。
Description
技术领域
本发明属于吸水材料领域，具体涉及一种快速高吸水非织造布的制备方法。
背景技术
现有的吸水和吸湿材料，例如海绵、脱脂棉、硅胶和淀粉类等，虽然简单易得、价格低廉，但是它们具有以下缺点：1、吸水速度慢，通常需要几个小时甚至几天才能达到吸水饱和状态；2、吸水能力差，一般只吸收自身重的20～40倍的水；3、保水率低。随着社会经济的快速发展和人类快节奏需求的增加，这些吸水材料已经无法满足人类的需求，因此开发吸水速度更快和保水性更好的吸水材料是社会发展的必然。
从20世纪60年代开始，美国农务省北方研究所的Rissell等从淀粉接枝丙烯腈开始研究吸水树脂，吸水树脂因具有良好的吸水、保水性能而被广泛地应用于农业土壤保水、医用、卫生、工业和建筑等领域。
高吸水树脂是一类分子链上含有大量亲水基团且具有一定交联度的功能高分子材料，它能吸收自身质量几十倍到几千倍的水，而且吸水后呈凝胶状，保水性良好，因此被广泛地应用到农业、林业、园艺等的土壤改良剂以及卫生用品材料、工业用脱水剂、食品保鲜剂、防雾剂、医用材料、水凝胶材料等多个领域。自吸水树脂面世以来，超高吸水树脂的研制已成为科学研究领域的一个热点，美国、中国、日本等多个国家对高吸水树脂进行了深入研究，并取得了令人瞩目的成果，在不同领域的应用也取得了很大进展。中国发明专利公开号CN1165152A公开了一种具有吸水能力强、凝胶强度高、吸水速度快的高吸水树脂的制备方法。该方法是由丙烯酸、丙烯酸钠以及其它至少一种功能性单体经交联共聚合反应，然后通过表面化学处理而改善其应用性能。中国发明专利公开号CN105399900A公开一种淀粉接枝丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的高吸水树脂的制备方法。该方法是在糊化的淀粉中加入引发剂进行引发，再将AA和AMPS溶液在充分冷却条件下分别用NaOH或KOH溶液中和，然后将AA、AM、AMPS的混合单体加入淀粉溶液中进行淀粉接枝聚合反应。
高吸水树脂通常是颗粒状，吸水量大，保水性能好，但是这类吸水树脂吸水速度慢，不适用于应急救护。在制备婴儿和卫生用品时首先需研磨成更细的粉末，然后固定在一定形状的包裹物里，最后封口才能使用，其工艺繁琐，容易铺设不均匀，易变形，吸水后容易发生团聚，重复使用性能差。非织造布，俗称无纺布，是一类不需要经过纺织而成的织物，通过将短纤维或长丝进行随机排列，然后采用热压、机械、水刺等方式形成片状非织造布。非织造布不仅具有使用范围广和成本低等方面的优势，而且由于其以随机的纤维状态存在，其毛细管众多，毛细作用非常明显。本发明将具有高吸水能力的树脂层引入到具有快速吸水能力的聚酯非织造布表面，制备了一种吸水速度快、吸水倍率高、实用性强的吸水材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸水速度快、吸水倍率高的非织造布的制备方法。
为此，本发明的技术方案如下：
一种快速高吸水非织造布的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚酯非织造布用乙醇超声振荡处理，除去表面的有机杂质，之后烘干，将烘干后的聚酯非织造布装入聚丙烯样品袋中；
2)将亲水性功能单体、共聚单体、引发剂和交联剂溶于蒸馏水中，配制成混合接枝液，倒入上述装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋中，并充氮气20-60min，所述混合接枝液中各组分的重量百分比如下：
所述聚酯非织造布的用量为所述混合接枝液重量的0.5-5.5wt％；
3)将步骤2)中浸泡聚酯非织造布后的多余的混合接枝液倒出，然后将装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋置于紫外辐照设备中，每面辐照10～60min；取出所述聚酯非织造布，用去离子水洗涤，除去所述聚酯非织造布上未反应的单体和均聚物以及杂质；再将洗涤后的聚酯非织造布放入0.05～0.2mol/L的NaOH溶液中，超声中和10～80min；然后将超声中和后的聚酯非织造布浸入到过量的去离子水中5～60min，再将吸水饱和后的聚酯非织造布浸入到足量的无水乙醇中30～120min，干燥后得到所述快速高吸水非织造布。
其中所述的亲水性功能单体为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸，优选采用丙烯酸。
所述共聚单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺，优选采用丙烯酰胺。
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠，优选采用过硫酸铵。
所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、衣康酸双烯丙酯、中康酸双烯丙酯、反丁烯二酸双烯丙酯或顺丁烯二酸双烯丙酯，优选采用N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
优选的是，在步骤3)中，接枝后放入氢氧化钠溶液中进行超声中和时间为60min。
该方法具有以下特点：
1)运用紫外辐照的方式引发接枝，接枝反应发生在表面，保留了聚酯非织造布的毛细作用；
2)在接枝反应前将多余的接枝液排出，提高了接枝反应的均匀程度，避免了大量均聚物的形成；
3)将离子型单体丙烯酸和非离子型单体丙烯酰胺接枝共聚交联在聚酯非织造布上，两者协同作用，能够提高其吸水倍率；
4)将吸水饱和后的吸水材料用乙醇浸泡处理，不仅能够有效除去非织造布内部的均聚物和未反应的单体，而且由于快速脱水，形成有大量的蓬松结构的快速高吸水非织造布；
5)将高吸水能力的吸水树脂接枝在聚酯非织造布上，构建了一种快速高吸水非织造布，该吸水材料具有吸水速度快、吸水倍率高等优点；
6)能够简化卫生用品的制作工艺，克服树脂作为卫生用品吸水材料吸水速度慢等问题。
该方法制备的快速高吸水非织造布的性能如下：
1)10s内的平均吸水速度为2-3克˙克-1˙秒-1(以下简写为g/g˙s,)，吸水倍率为20～30g/g；
2)在1min内的平均吸水速度为2-2.67g/g˙s，吸水倍率为120～160g/g；
3)平衡吸水倍率达到300g/g。
本发明的制备方法，在交联剂和引发剂的存在下，将离子型和非离子型单体通过紫外辐照引发的方式，以聚酯非织造布为基体材料，对其进行交联改性，将高吸水结构的树脂接枝在非织造布上，制备出快速高吸水非织造布。本发明的方法原料易得，成本低廉，操作简单，与传统的高吸水树脂相比，本发明所制备的快速高吸水非织造布吸水速度更快，形态结构更稳定，克服了高吸水树脂吸水速度慢、吸水后易变形等缺点，其实用性更强；与常规的高吸水纤维相比，本发明制备的快速高吸水非织造布吸水倍率更高，可广泛应用于卫生、空气除湿等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的制备方法进行详细说明。
实施例1
一种快速高吸水非织造布的制备方法，具体实施步骤如下：
1)将1g聚酯非织造布用乙醇超声振荡处理，除去表面的有机杂质，之后烘干，将烘干后的聚酯非织造布装入聚丙烯样品袋中；
2)以混合接枝液的总重为基准，将4wt％的丙烯酸、0.4wt％的丙烯酰胺、0.4wt％的过硫酸钾和0.2wt％的N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶于95wt％的蒸馏水，配制成50ml混合接枝液，倒入上述装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋中，充氮气30min，对聚酯非织造布进行浸泡；
3)将浸泡聚酯非织造布后的多余接枝液倒出，将装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋置于紫外辐照设备中，每面辐照20min；取出所述聚酯非织造布，再用去离子水洗涤，除去未反应的单体、均聚物和杂质；将洗涤后的聚酯非织造布放入0.1mol/L的NaOH溶液中超声中和20min；然后将超声中和后的聚酯非织造布浸入到有1000mL去离子水的烧杯中吸水60min；最后将吸水饱和后的聚酯非织造布浸入到有500mL乙醇的烧杯中浸泡30min，干燥后得到快速高吸水非织造布。该材料10s内的平均吸水速度为2.1g/g˙s,，吸水倍率为21g/g；1min内的平均吸水速度2.0g/g˙s，吸水倍率为120g/g；平衡吸水倍率为260g/g。
实施例2
一种快速高吸水非织造布的制备方法，实施步骤如下：
1)将2g聚酯非织造布用乙醇超声振荡处理，除去表面的有机杂质，之后烘干，将烘干后的聚酯非织造布装入聚丙烯样品袋中；
2)以混合接枝液的总重为基准，将4wt％的丙烯酸、0.6wt％的甲基丙烯酰胺、0.6wt％的过硫酸铵和0.4wt％的衣康酸双烯丙酯溶于94.4wt％的蒸馏水配制成50ml混合接枝液，倒入上述装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋中，充氮气30min，对聚酯非织造布进行浸泡；
3)将浸泡聚酯非织造布后的多余接枝液倒出，将装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋置于紫外辐照设备中，每面辐照20min；取出所述聚酯非织造布，再用去离子水洗涤，除去未反应的单体、均聚物和杂质；然后将洗涤后的聚酯非织造布放入0.1mol/L的NaOH溶液中超声中和40min；再将超声中和后的聚酯非织造布浸入到有1000mL去离子水的烧杯中吸水60min，最后将吸水饱和后的聚酯非织造布浸入到有500mL乙醇的烧杯中浸泡60min，干燥后得到快速高吸水非织造布。该材料10s内的平均吸水速度为2.4g/g˙s,吸水倍率为24g/g；1min内的平均吸水速度2.3g/g˙s，吸水倍率为138g/g；平衡吸水倍率为287g/g。
实施例3
一种快速高吸水非织造布的制备方法，实施步骤如下：
1)将2g聚酯非织造布用乙醇超声振荡处理，除去表面的有机杂质，之后烘干，将烘干后的聚酯非织造布装入聚丙烯样品袋中；
2)以混合接枝液的总重为基准，将8wt％的丙烯酸甲酯、0.6wt％的丙烯酰胺、0.6wt％的过硫酸铵和0.6wt％的N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶于90.2wt％的蒸馏水配制成100ml混合接枝液，倒入上述装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋中，充氮气40min，对聚酯非织造布进行浸泡；
3)将浸泡聚酯非织造布后的多余接枝液倒出，将装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋置于紫外辐照设备中，每面辐照30min；取出所述聚酯非织造布，再用去离子水洗涤，除去未反应的单体、均聚物和杂质，然后将洗涤后的聚酯非织造布放入0.1mol/L的NaOH溶液中超声中和60min，再将超声中和后的聚酯非织造布浸入到有1000mL去离子水的烧杯中吸水40min，最后将吸水饱和后的聚酯非织造布浸入到有500mL乙醇的烧杯中浸泡90min，干燥后得到快速高吸水非织造布。该材料10s内的平均吸水速度为3.0g/g˙s，吸水倍率为30g/g；1min内的平均吸水速度2.67g/g˙s，吸水倍率为160g/g；平衡吸水倍率为300g/g。
实施例4
一种快速高吸水非织造布的制备方法，实施步骤如下：
1)将3g聚酯非织造布用乙醇超声振荡处理，除去表面的有机杂质，之后烘干，将烘干后的聚酯非织造布装入聚丙烯样品袋中，对聚酯非织造布进行浸泡；
2)以混合接枝液的总重为基准，将10wt％的丙烯酸乙酯、1wt％的N-羟甲基丙烯酰胺、0.8wt％的过硫酸钠和0.8wt％的顺丁烯二酸双烯丙酯溶于87.4wt％的蒸馏水配制成100ml混合接枝液，倒入上述装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋中，充氮气40min；
3)将浸泡聚酯非织造布后的多余接枝液倒出，将装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋置于紫外辐照设备中，每面辐照30min；取出所述聚酯非织造布，再用去离子水洗涤，除去未反应的单体、均聚物和杂质，然后将洗涤后的聚酯非织造布放入0.2mol/L的NaOH溶液中超声中和80min，再将超声中和后的聚酯非织造布浸入到有1000mL去离子水的烧杯中吸水60min，最后将吸水饱和后的聚酯非织造布浸入到有500mL乙醇的烧杯中浸泡90min，干燥后得到快速高吸水非织造布。该材料10s内的平均吸水速度为2.5g/g˙s，吸水倍率为25g/g；1min内的平均吸水速度2.4g/g˙s，吸水倍率为144g/g；平衡吸水倍率为257g/g。
Claims (10)
1.一种快速高吸水非织造布的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将聚酯非织造布用乙醇超声振荡处理，除去表面的有机杂质，之后烘干，将烘干后的聚酯非织造布装入聚丙烯样品袋中；
2)将亲水性功能单体、共聚单体、引发剂和交联剂溶于蒸馏水中，配制成混合接枝液，倒入上述装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋中，并充氮气20-60min，所述混合接枝液中各组分的重量百分比如下：
所述聚酯非织造布的用量为所述混合接枝液重量的0.5-5.5wt％；
3)将步骤2)中浸泡过聚酯非织造布后的多余混合接枝液倒出，然后将装有聚酯非织造布的聚丙烯样品袋置于紫外辐照设备中，每面辐照10～60min；取出所述聚酯非织造布，用去离子水洗涤，除去所述聚酯非织造布上未反应的单体和均聚物以及杂质；再将洗涤后的聚酯非织造布放入0.05～0.2mol/L的NaOH溶液中，超声中和10～80min；然后将超声中和后的聚酯非织造布浸入到过量的去离子水中5～60min，再将吸水饱和后的聚酯非织造布浸入到足量的无水乙醇中30～120min，干燥后得到所述快速高吸水非织造布。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述亲水性功能单体为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述亲水性功能单体为丙烯酸。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述共聚单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述共聚单体为丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、衣康酸双烯丙酯、中康酸双烯丙酯、反丁烯二酸双烯丙酯或顺丁烯二酸双烯丙酯。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
10.根据权利要求1所述的快速吸水材料的制备方法，其特征在于：在步骤3)中，接枝后放入氢氧化钠溶液中进行超声中和时间为60min。
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