CN107556715B - 一种防水透湿膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防水透湿膜及其制备方法，其中，所述防水透湿膜的成分以重量份计，包括：亲水改性聚酯树脂80～120份，聚酯树脂改性剂0～10份，聚多元醇0～20份，爽滑剂0～5份，抗粘剂0～5份，无机填料0～30份，改性淀粉0～10份，改性微多孔纤维素粉体1～20份。本申请提供的一种防水透湿膜及其制备方法，首先从原料选择上采用生物质材料，来源于自然，属于可再生资源，减少了对不可再生的石化资源的依赖；其次，选用聚酯原料具有更好的生物可降解性，同时使用多元醇对聚酯进行修饰生成嵌段聚合物，可以使防水透湿膜中大分子更容易降解为分子量较低的聚合物，使得防水透湿膜可以在保证其满足纺织服装的理化需求外，还具有较好的生物可降解性，实现了环保和可持续发展。

Description

一种防水透湿膜及其制备方法

技术领域

本申请涉及防水透湿材料的制作技术领域，特别涉及一种防水透湿膜及其制备方法。

背景技术

防水透湿是户外服装的基本功能，目前服装防水透湿主要是通过在织物表面贴合一层防水透湿膜的方式来实现。从使用的材料来分，常用的防水透湿膜主要有PTFE膜、E-PTFE膜、PU膜和TPU膜等，但是这些防水透湿膜都存在如下问题：1)生产过程需要消耗大量的不可再生的石化资源；2)不可自然降解或者在环境中自然降解比较慢；3)由于材料和面料本身材质不同，在回收过程中需要经过分拣、剥离、清洗等，不利于废旧衣物的回收和利用。

虽然现有技术中，也存在一些环保可降解膜，但是其厚度较厚，不具有防水功能，强力和弹性等方面也达不到户外纺织材料的要求；有些只是使用水性高分子聚合物代替原来常用的油性高分子聚合物，虽然在环境保护方面有一定的进步，但膜本身在生物降解方面还是不够，而且其材料和面料本身材质不同，在回收过程中还是需要经过分拣、剥离、清洗等复杂繁琐的工艺，同时也会降低再生聚合物的粘度和结晶度，严重影响再生聚合物的品质和质量。

申请内容

有鉴于此，本申请提供一种防水透湿膜及其制备方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

本申请的技术方案是这样实现的：

一方面，本申请提供一种防水透湿膜，其成分以重量份计，包括：亲水改性聚酯树脂80～120份，聚酯树脂改性剂0～10份，聚多元醇0～20份，爽滑剂0～5份，抗粘剂0～5份，无机填料0～30份，改性淀粉0～10份，改性微多孔纤维素粉体1～20份。

可选地，所述亲水改性聚酯树脂包括：生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、或生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物。

可选地，所述聚酯树脂改性剂包括：聚环氧乙烷、聚硅氧烷、聚醚类表面活性剂和/或壳聚糖。

可选地，所述聚多元醇包括：生物质聚乙二醇和/或生物质聚丙三醇。

可选地，所述爽滑剂包括：钛白粉、滑石粉和/或碳酸钙。

可选地，所述爽滑剂的粒径为100～400纳米。

可选地，所述抗粘剂包括：改性的丙烯酸聚氨酯、异氰酸酯基、硅树酯与环氧聚氨酯四元共聚物。

可选地，所述无机填料包括：轻质碳酸钙、改性高岭土和/或膨润土。

可选地，所述无机填料的粒径为200～400纳米。

可选地，所述改性微多孔纤维素粉体的粒径为100～500纳米。

另一方面，本申请提供一种防水透湿膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按重量份数称取以下成分的配料：亲水改性聚酯树脂80～120份，聚酯树脂改性剂0～10份，聚多元醇0～20份，爽滑剂0～5份，抗粘剂0～5份，无机填料0～30份，改性淀粉0～10份，改性微多孔纤维素粉体1～20份；

步骤二：将步骤一中称取好的配料加入混合装置中，搅拌均匀；

步骤三：将步骤二中搅拌均匀的配料加入挤出机中，然后将在所述挤出机中熔融、混炼和塑化后的物料从所述挤出机的模头中挤出；

步骤四：将步骤三中挤出的物料加入冷却铸片装置进行冷却，形成膜片；

步骤五：将步骤四中的膜片进行纵向拉伸和横向拉伸，形成防水透湿膜。

可选地，步骤一中的所述亲水改性聚酯树脂包括：生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物；其中，所述生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、所述生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物由乙二醇和丙三醇生产得到，所述乙二醇和所述丙三醇由植物淀粉经过生物发酵制得。

可选地，所述步骤三：将步骤二中搅拌均匀的配料加入温度为250～330℃的挤出机中，然后将在所述挤出机中熔融、混炼和塑化后的物料从温度为250～300℃的所述挤出机的模头中挤出。

可选地，所述步骤四：将步骤三中挤出的物料加入冷却铸片装置，在温度为10～40℃进行冷却，形成膜片。

可选地，所述步骤五：将步骤四中的膜片经60～90℃预热，拉伸倍数为3～5倍，拉伸温度为70～90℃进行纵向拉伸，然后在温度范围为70～80℃时进行热定型；然后，将纵向拉伸后的膜片经100～140℃预热，拉伸倍数为3～5倍，拉伸温度为150～180℃进行横向拉伸，然后在温度范围为160～220℃时进行热定型；最后形成防水透湿膜。

可选地，所述防水透湿膜的厚度为5～100微米。

本申请的有益效果是：本申请提供的一种防水透湿膜及其制备方法，首先从原料选择上采用生物质材料，来源于自然，属于可再生资源，减少了对不可再生的石化资源的依赖；

其次，选用聚酯原料本身，比PU、TPFE和PVC等材料具有更好的生物可降解性，同时使用多元醇对聚酯进行修饰生成嵌段聚合物，可以使防水透湿膜中大分子更容易降解为分子量较低的聚合物；

另外，本申请中的爽滑剂、无机填料等来源于自然，改性淀粉和改性微多孔纤维素粉体都是生物可降解的，因此本申请中的防水透湿膜可以在保证其满足纺织服装的理化需求外，具有较好的生物可降解性，实现了环保和可持续发展。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本申请一实施例提供一种防水透湿膜，其成分以重量份计，包括：亲水改性聚酯树脂80～120份，聚酯树脂改性剂0～10份，聚多元醇0～20份，爽滑剂0～5份，抗粘剂0～5份，无机填料0～30份，改性淀粉0～10份，改性微多孔纤维素粉体1～20份。

本申请实施例中，所述亲水改性聚酯树脂包括：生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、或生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物；其中，生产生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物的乙二醇和丙三醇都是由植物淀粉经过生物发酵制得。

本申请实施例中，所述聚酯树脂改性剂包括：聚环氧乙烷、聚硅氧烷、聚醚类表面活性剂和/或壳聚糖。所述聚酯树脂改性剂可以对聚酯树脂进行修饰，可以增加防水透湿膜的亲水性，以提高防水透湿膜对水汽的吸附，增加防水透湿膜的透湿性能。

其中，所述聚醚类表面活性剂可以为脂肪酸聚氧乙烯醚。

本申请实施例中，所述聚多元醇包括：生物质聚乙二醇和/或生物质聚丙三醇。所述聚多元醇可以和生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物共聚，生成嵌段高分子共聚物，可以使防水透湿膜中大分子更容易降解为分子量较低的聚合物；同时增加防水透湿膜的亲水性，以提高防水透湿膜对水汽的吸附，增加防水透湿膜的透湿性能。

本申请实施例中，所述爽滑剂包括：钛白粉、滑石粉和/或碳酸钙；所述爽滑剂的粒径为100～400纳米。所述爽滑剂主要是可以提高防水透湿膜的延伸性，便于加工；同时也可以改善防水透湿膜的手感，并且对防水透湿膜的透湿性也有一定的提高。

本申请实施例中，所述抗粘剂包括：改性的丙烯酸聚氨酯、异氰酸酯基、硅树酯与环氧聚氨酯四元共聚物。所述抗粘剂可以提升防水透湿膜的手感,使防水透湿膜表面保持干爽、平滑，便于后续加工，同时又不影响防水透湿膜和织物的结合牢度。

本申请实施例中，所述无机填料包括：轻质碳酸钙、改性高岭土和/或膨润土；所述无机填料的粒径为200～400纳米。所述无机填料可以降低成本，提升防水透湿膜的硬挺度。

本申请实施例中，所述改性微多孔纤维素粉体为微多孔的天丝粉末，和普通的纤维素粉相比，所述改性微多孔纤维素粉体的微多孔结构具有更大的比表面积，吸湿性会更好。

本申请实施例中，改性淀粉和改性微多孔纤维素粉体的作用为：1)增加薄膜的亲水性，以提高其对水汽的吸附，增加防水透湿膜的透湿性能；2)提升防水透湿膜的可降解性，同时可以为降解防水透湿膜的微生物提供有机养分，所述改性微多孔纤维素粉体的粒径为100～500纳米。

本申请实施例中，提供一种防水透湿膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按重量份数称取以下成分的配料：亲水改性聚酯树脂80～120份，聚酯树脂改性剂0～10份，聚多元醇0～20份，爽滑剂0～5份，抗粘剂0～5份，无机填料0～30份，改性淀粉0～10份，改性微多孔纤维素粉体1～20份；

步骤二：将步骤一中称取好的配料加入混合装置中，搅拌均匀；

步骤三：将步骤二中搅拌均匀的配料加入温度为250～330℃的挤出机中，然后将在所述挤出机中熔融、混炼和塑化后的物料从温度为250～300℃的所述挤出机的模头中挤出；

步骤四：将步骤三中挤出的物料加入冷却铸片装置，在温度为10～40℃进行冷却，形成膜片；

步骤五：将步骤四中的膜片经60～90℃预热，拉伸倍数为3～5倍，拉伸温度为70～90℃进行纵向拉伸，然后在温度范围为70～80℃时进行热定型；然后，将纵向拉伸后的膜片经100～140℃预热，拉伸倍数为3～5倍，拉伸温度为150～180℃进行横向拉伸，然后在温度范围为160～220℃时进行热定型；最后形成防水透湿膜。

本申请实施例中，还可以将步骤五中的防水透湿膜经卷绕机卷绕进行包装。

本申请实施例中，所述步骤一中的所述亲水改性聚酯树脂包括：生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物；其中，所述生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、所述生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物由乙二醇和丙三醇生产得到，所述乙二醇和所述丙三醇由植物淀粉经过生物发酵制得。

本申请实施例中，所述防水透湿膜的厚度为5～100微米。

本申请实施例中，所述防水透湿膜也可以使用其他生产工艺生产如：压延法、流延法、吹塑法等。

本申请实施例提供的一种防水透湿膜及其制备方法，首先从原料选择上采用生物质材料，来源于自然，属于可再生资源，减少了对不可再生的石化资源的依赖；

其次，选用聚酯原料本身，比PU、TPFE和PVC等材料具有更好的生物可降解性，同时使用多元醇对聚酯进行修饰生成嵌段聚合物，可以使防水透湿膜中大分子更容易降解为分子量较低的聚合物；

另外，本申请中的爽滑剂、无机填料等来源于自然，改性淀粉和改性微多孔纤维素粉体都是生物可降解的，因此本申请中的防水透湿膜可以在保证其满足纺织服装的理化需求外，具有较好的生物可降解性，实现了环保和可持续发展。

按照以上所述的防水透湿膜及其制备方法，本申请所述的防水透湿膜可选用不同的配方组合，来满足不同产品的要求，以下实施例示出了多种不同的防水透湿膜的配方组合及其制备过程。

实施例1

一种防水透湿膜，其成分以重量份计，包括：亲水改性聚酯树脂100份，聚酯树脂改性剂5份，聚多元醇10份，爽滑剂4份，抗粘剂3份，无机填料10份，改性淀粉7份，改性微多孔纤维素粉体15份。

上述防水透湿膜的制备方法如下：

步骤一：按照上述防水透湿膜的原料成分组成及各成分的重量份数称取各原料；

步骤二：将步骤一中称取好的配料加入混合装置中，搅拌均匀；

步骤三：将步骤二中搅拌均匀的配料加入温度为300℃的挤出机中，然后将在所述挤出机中熔融、混炼和塑化后的物料从温度为280℃的所述挤出机的模头中挤出；

步骤四：将步骤三中挤出的物料加入冷却铸片装置，在温度为20℃进行冷却，形成膜片；

步骤五：将步骤四中的膜片经90℃预热，拉伸倍数为5倍，拉伸温度为90℃进行纵向拉伸，然后在温度范围为80℃时进行热定型；然后，将纵向拉伸后的膜片经140℃预热，拉伸倍数为5倍，拉伸温度为180℃进行横向拉伸，然后在温度范围为220℃时进行热定型；最后形成防水透湿膜，所述防水透湿膜的厚度为5微米。

本申请实施例中，还可以将步骤五中的防水透湿膜经卷绕机卷绕进行包装。

所得防水透湿膜的性能与PU膜的性能进行对比，如表1所示。

表1

从表1可看出，通过本实施例提供的防水透湿膜的成分及其制备方法所获得的防水透湿膜的透湿性、耐水压、耐曲折、耐磨性等都高于传统的PU膜；在具有防水功能的同时，强力和弹力方面也都满足户外纺织材料的要求，并且材料本身可降解，避免环境污染。

实施例2

一种防水透湿膜，其成分以重量份计，包括：亲水改性聚酯树脂100份，聚酯树脂改性剂7份，聚多元醇14份，爽滑剂4份，抗粘剂4份，无机填料10份，改性淀粉7份，改性微多孔纤维素粉体20份。

上述防水透湿膜的制备方法如下：

步骤一：按照上述防水透湿膜的原料成分组成及各成分的重量份数称取各原料；

步骤二：将步骤一中称取好的配料加入混合装置中，搅拌均匀；

步骤三：将步骤二中搅拌均匀的配料加入温度为330℃的挤出机中，然后将在所述挤出机中熔融、混炼和塑化后的物料从温度为300℃的所述挤出机的模头中挤出；

步骤四：将步骤三中挤出的物料加入冷却铸片装置，在温度为40℃进行冷却，形成膜片；

步骤五：将步骤四中的膜片经80℃预热，拉伸倍数为4倍，拉伸温度为90℃进行纵向拉伸，然后在温度范围为80℃时进行热定型；然后，将纵向拉伸后的膜片经120℃预热，拉伸倍数为4倍，拉伸温度为150℃进行横向拉伸，然后在温度范围为200℃时进行热定型；最后形成防水透湿膜，所述防水透湿膜的厚度为15微米；

本申请实施例中，还可以将步骤五中的防水透湿膜经卷绕机卷绕进行包装。

所得防水透湿膜的性能与PU膜的性能进行对比，见表2所示。

表2

从表2可看出，通过本实施例提供的防水透湿膜的成分及其制备方法所获得的防水透湿膜的透湿性、耐水压、耐曲折、耐磨性等都高于传统的PU膜，首先从原料选择可再生资源，减少了对不可再生的石化资源的依赖，另外选用具有更好的生物可降解性的聚酯材料，同时，使用多元醇对聚酯进行修饰生成嵌段聚合物，可以使防水透湿膜中大分子更容易降解为分子量较低的聚合物，具有较好的生物可降解性，实现了材料的可持续发展。

以上公开的本申请优选实施例只是用于帮助阐述本申请。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该申请仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (15)

1.一种防水透湿膜，其特征在于，其成分以重量份计，包括：亲水改性聚酯树脂80～120份，聚酯树脂改性剂5～10份，聚多元醇10～20份，爽滑剂0～5份，抗粘剂0～5份，无机填料0～30份，改性淀粉0～10份，改性微多孔纤维素粉体1～20份，所述聚酯树脂改性剂包括：聚环氧乙烷、聚硅氧烷、聚醚类表面活性剂和/或壳聚糖。

2.根据权利要求1所述的一种防水透湿膜，其特征在于，所述亲水改性聚酯树脂包括：生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、或生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物。

3.根据权利要求1所述的一种防水透湿膜，其特征在于，所述聚多元醇包括：生物质聚乙二醇和/或生物质聚丙三醇。

4.根据权利要求1所述的一种防水透湿膜，其特征在于，所述爽滑剂包括：钛白粉、滑石粉和/或碳酸钙。

5.根据权利要求1或4任一项所述的一种防水透湿膜，其特征在于，所述爽滑剂的粒径为100～400纳米。

6.根据权利要求1所述的一种防水透湿膜，其特征在于，所述抗粘剂包括：改性的丙烯酸聚氨酯、异氰酸酯基、硅树脂 与环氧聚氨酯四元共聚物。

7.根据权利要求1所述的一种防水透湿膜，其特征在于，所述无机填料包括：轻质碳酸钙、改性高岭土和/或膨润土。

8.根据权利要求1或7任一项所述的一种防水透湿膜，其特征在于，所述无机填料的粒径为200～400纳米。

9.根据权利要求1所述的一种防水透湿膜，其特征在于，所述改性微多孔纤维素粉体的粒径为100～500纳米。

10.一种防水透湿膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：按重量份数称取以下成分的配料：亲水改性聚酯树脂80～120份，聚酯树脂改性剂5～10份，聚多元醇10～20份，爽滑剂0～5份，抗粘剂0～5份，无机填料0～30份，改性淀粉0～10份，改性微多孔纤维素粉体1～20份，所述聚酯树脂改性剂包括：聚环氧乙烷、聚硅氧烷、聚醚类表面活性剂和/或壳聚糖；

步骤二：将步骤一中称取好的配料加入混合装置中，搅拌均匀；

步骤三：将步骤二中搅拌均匀的配料加入挤出机中，然后将在所述挤出机中熔融、混炼和塑化后的物料从所述挤出机的模头中挤出；

步骤四：将步骤三中挤出的物料加入冷却铸片装置进行冷却，形成膜片；

步骤五：将步骤四中的膜片进行纵向拉伸和横向拉伸，形成防水透湿膜。

11.根据权利要求10所述的一种防水透湿膜的制备方法，其特征在于，

所述步骤一中的所述亲水改性聚酯树脂包括：生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、或生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物；其中，所述生物质聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物和混合物、所述生物质聚对苯二甲酸丙三醇酯及其衍生物和混合物由乙二醇和丙三醇生产得到，所述乙二醇和所述丙三醇由植物淀粉经过生物发酵制得。

12.根据权利要求10所述的一种防水透湿膜的制备方法，其特征在于，

所述步骤三：将步骤二中搅拌均匀的配料加入温度为250～330℃的挤出机中，然后将在所述挤出机中熔融、混炼和塑化后的物料从温度为250～300℃的所述挤出机的模头中挤出。

13.根据权利要求10所述的一种防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述步骤四：将步骤三中挤出的物料加入冷却铸片装置，在温度为10～40℃进行冷却，形成膜片。

14.根据权利要求10所述的一种防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述步骤五：将步骤四中的膜片经60～90℃预热，拉伸倍数为3～5倍，拉伸温度为70～90℃进行纵向拉伸，然后在温度范围为70～80℃时进行热定型；然后，将纵向拉伸后的膜片经100～140℃预热，拉伸倍数为3～5倍，拉伸温度为150～180℃进行横向拉伸，然后在温度范围为160～220℃时进行热定型；最后形成防水透湿膜。

15.根据权利要求14所述的一种防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述防水透湿膜的厚度为5～100微米。