CN107761401A - 一种保温防水抗菌多功能布料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保温防水抗菌多功能布料及其制备方法和应用，基底布料的一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和金属银膜，所述金属银膜为网状结构。本发明所提供的保温防水抗菌多功能布料不仅具有很好的防水、透气、抗菌、保暖功能，且轻便，能减少人体因多层衣服带来的负重，而且还能在外加电压下产生和控制热量，使得由该保温防水抗菌多功能布料所制作的衣物、用品等物件在雨雪等恶劣环境中依然有很大的应用空间；制备方法工艺简单、原料成本低，方便大规模的工业化生产，能促进可穿戴电子产品和智能服装的发展。

Description

一种保温防水抗菌多功能布料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种保温防水抗菌多功能布料及其制备方法和应用。
背景技术
随着科技的进步和生活水平的不断提高，人们对穿着的要求越来越高，衣服的种类也越来越多。传统衣服的基本功能是保暖防寒和遮羞护身，特别是在严寒季节或寒冷的地方，人们常常需要穿多件衣服来御寒。然而厚重的保暖衣会影响到身体的灵活性，显得臃肿笨拙，给人们的出行活动带来诸多不便。在衣服表面涂覆一层金属膜能很好反射人体辐射的红外线，达到良好的保温效果。但是致密的金属膜不能透气排汗，会产生闷热感等不适感。因此，设计一款轻薄、保暖、抗菌且透气性好的衣服有着重要的实际应用价值。进一步地，如果其还可以根据环境温度，通过负载一个低电压，能够自动调节衣服的保暖效果，这将有利于它在极寒地区的应用。
除了基本的保暖功能外，人们还希望衣服具有更多的功能。例如：在雨季或者下雪天，人们外出时需要准备预防雨雪天气的雨衣等，增加人体的负重，无法轻松出行。而防水服就能阻止水滴的浸入，保护人体不被浸湿，提高保暖衣在雨雪天气的应用能力。此外，衣服的抗菌性也非常重要。普通衣服在长时间使用后容易滋长有害菌，这将严重影响人体健康。目前商业化的衣服大都只具有上述功能中的一项，难以兼具多种功能，不能满足人们对衣服的智能化和多功能的需求。CN203994892U公开了一种保温布料，包括面料基层和保温层，保温层覆盖在面料基层的表面上，保温层为烫银层，烫银层的密度为290g/m2。该实用新型通过高密度烫银层的增加，取代了低密度的烫银层，以有效地防止热力传导和对流，使热量能够在面料基层和保温层之间反射，减少人体热能的散发，使热能长久地保持在冲锋衣内，提高了冲锋衣里衬的保暖效果。但直接将银层覆盖在织物的表面，导电性差，不能在加载低电压的条件下实现有效的热量控制。并且该发明为了提高面料的防水性，将聚丙烯酸酯涂覆在烫银层的表面，这将降低布料的抗菌性，得不到优异的抑菌效果。
发明内容
鉴于现有技术中商业生产的保暖衣服功能单一，臃肿笨拙，不能在寒冷潮湿的环境下长期使用等缺陷，本发明的目的之一在于提供一种保温防水抗菌多功能布料及其制备方法与应用。保温防水抗菌多功能布料具有轻便、防水、透气、抗菌以及热控制的功能，所述制备方法的原料成本低廉，制备工艺简单，方便大规模工业化生产，所述保温防水抗菌多功能布料可用于制作可穿戴衣物、床上用品等，具有广阔的应用价值。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种保温防水抗菌多功能布料，包括基底布料，所述基底布料的一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和金属银膜，所述金属银膜为网状结构。疏水层的超疏水性使得布料具有较好的防水效果；聚合物多孔膜保持织物透气性的同时提高织物表面的平整度，且有利于后期沉积的金属银膜导通；网络状结构的金属银膜能在不影响织物透气性的条件下，有效反射人体辐射的红外线，且该网络状的金属膜层具有低的方电阻，因而在负载一个低电压后能产生热量，使得布料的温度高于人体皮肤温度，实现对人体热量的有效控制，进一步地，由于银自身优异的抑菌性加之整体布料的防水效果，该衣服也有着出色的抗菌能力。因此，本发明通过在普通布料的表面构建梯度的多孔结构得到多功能布料。本发明所提供的保温防水抗菌多功能布料不仅具有很好的防水、透气、抗菌、保暖功能，且轻便，能减少人体因多层衣服带来的负重，而且还能在外加电压下产生和控制热量，使得由该保温防水抗菌多功能布料所制作的衣物、用品等物件在雨雪等恶劣环境中依然有很大的应用空间。本申请中的聚合物多孔层位于织物内侧，其作用是作为银膜层积的模板，使其能够形成一种网络状结构。该结构在保持高的热量反射的前提下，仍然能够保持织物良好的透气排汗性。而聚合物在现有技术中一般多用于织物外层，一般为了透气性不会覆盖整个布面，分几部分排列地粘在织物外层，作用是抗冲击、抗撕裂、抗磨等，本领域的技术人员也没有动机将其设计成多孔结构并将其作为金属膜层沉积的模板且设置在本申请的内侧。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予布料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
优选地，所述基底布料包括棉布、丝绸、麻布、羊毛和化纤中的任意一种，优选棉布。
优选地，所述超疏水层包括纳米粒子。
优选地，所述纳米粒子包括二氧化硅、羟基磷灰石、蒙脱土、碳酸钙、二氧化钛和氧化锌中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：二氧化硅与羟基磷灰石的组合，蒙脱土与碳酸钙的组合，二氧化钛与氧化锌的组合，羟基磷灰石、蒙脱土与碳酸钙的组合，二氧化硅、羟基磷灰石、二氧化钛与氧化锌的组合，二氧化硅、羟基磷灰石、蒙脱土、碳酸钙、二氧化钛与氧化锌的组合，优选二氧化硅。
优选地，所述超疏水层还包括粘合剂。本发明的超疏水层在最外层，与外界直接接触。粘合剂不仅将疏水纳米粒子附着在织物上，而且可以进一步降低织物的表面能，利用纳米粒子、粘合剂的协同作用，在织物一侧的纤维上构造出微-纳双重结构，该结构能提供良好的超疏水性，使得布料具有较好的防水效果，比现有技术中聚合物涂层的透气性好得多。
优选地，所述粘合剂包括聚二甲基硅氧烷、环氧树脂、聚酰亚胺和聚丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：聚二甲基硅氧烷与环氧树脂的组合、聚酰亚胺与聚丙烯酸酯的组合，聚二甲基硅氧烷、环氧树脂与聚酰亚胺的组合，环氧树脂、聚酰亚胺与聚丙烯酸酯的组合，聚二甲基硅氧烷、环氧树脂、聚酰亚胺与聚丙烯酸酯的组合；优选聚二甲基硅氧烷。
为了增强布料防水层的疏水性以及生产成本的控制，优选地，所述超疏水层中所述纳米粒子与所述粘合剂的质量比为1～5:1，例如5:1、4:1、3:1、2:1、1.5:1或1:1等，优选1～2:1，进一步优选1:1。
优选地，所述超疏水层的表面水的接触角为150～171°，例如150°、151°、152°、155°、158°、160°、162°、165°、168°、170°或171°等。
优选地，所述聚合物多孔膜的孔径为100～500nm，例如100nm、120nm、150nm、180nm、200nm、220nm、250nm、280nm、300nm、320nm、350nm、380nm、400nm、420nm、450nm、480nm或500nm等。
优选地，为了得到合适多孔膜及保证织物穿着的舒适性，所述聚合物多孔膜的材料包括醋酸纤维素、纤维素、聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺和聚乳酸中的任意一种或至少两种的组合，其中，典型但非限制性的组合为：酸纤维素与纤维素的组合，聚酰亚胺与聚酯的组合，聚酰胺与聚乳酸的组合，醋酸纤维素、纤维素与聚酰亚胺的组合，聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺与聚乳酸的组合；优选醋酸纤维素。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将疏水材料制备成铸膜液a；
(2)将步骤(1)得到的铸膜液a涂覆于基底布料上形成液膜a，固化，得到一面涂覆有超疏水层的防水布；
(3)将聚合物、有机溶剂混合，得到铸膜液b；
(4)将步骤(3)得到的铸膜液b涂覆于步骤(2)所得防水布的另一面，随后将其浸入所述聚合物难溶的溶剂中形成液膜b，固化后，所述防水布的另一面形成一层聚合物多孔膜；
(5)在步骤(4)所得聚合物多孔膜表面沉积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料。
如图1所示，本发明借助聚合物多孔膜为模板，在其表面沉积一层金属银膜，所沉积的金属银呈现网络状结构。本发明所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法工艺简单、原料成本低，方便大规模的工业化生产，能促进可穿戴电子产品和智能服装的发展。
优选地，所述步骤(1)具体包括：将纳米粒子分散于分散剂中，得到铸膜液a；
优选地，步骤(1)具体包括：将纳米粒子、粘合剂分散于分散剂中，得到铸膜液a。
优选地，所述分散剂包括正己烷、氯仿、丙酮、异丙醇和乙醇中任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：正己烷与氯仿的组合，丙酮与乙醇的组合，丙酮、异丙醇与乙醇的组合，正己烷、氯仿与丙酮的组合，正己烷、氯仿、丙酮、异丙醇与乙醇的组合；优选正己烷。
优选地，所述分散的方式包括震荡、搅拌或超声中的任意一种或至少两种的组合，优选超声。
优选地，所述分散的时间为1～60min，例如1min、2min、5min、10min、12min、15min、18min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，优选20～40min，进一步优选30min。
优选地，所述铸膜液a中所述纳米粒子和所述粘合剂在所述分散剂中的浓度各自独立地为10～80g/L，例如10g/L、11g/L、12g/L、15g/L、18g/L、20g/L、22g/L、25g/L、28g/L、30g/L、32g/L、35g/L、38g/L、40g/L、42g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L或80g/L等，优选15～45g/L，进一步优选15g/L。
优选地，步骤(2)所述固化的方法包括真空干燥、热干燥或自然干燥中的任意一种或至少两种的组合，优选热干燥。
优选地，步骤(2)所述固化的温度为25～100℃，例如25℃、28℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，优选25～80℃，进一步优选60℃。
优选地，步骤(2)所述固化的时间为1～10h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，优选1～5h，进一步优为2h。
优选地，步骤(3)所述有机溶剂包括丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、苯酚、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：丙酮与三氯甲烷的组合，二氯甲烷与苯酚的组合，二甲基甲酰胺与二甲基乙酰胺的组合，丙酮、三氯甲烷与苯酚的组合，二氯甲烷、苯酚与二甲基甲酰胺的组合，丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、苯酚与二甲基乙酰胺的组合；优选丙酮。
为了得到厚度适中及孔径合适的聚合物多孔膜，优选地，步骤(3)所述聚合物在所述有机溶剂中的浓度为20～120g/L，例如20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L或120g/L等，优选20～80g/L，进一步优选30g/L。
优选地，步骤(4)所述聚合物难溶的溶剂包括水、甲醇、乙醇、正丙醇和异丁醇中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：水与甲醇的组合，乙醇与正丙醇的组合，甲醇与异丁醇的组合，水、甲醇与乙醇的组合，乙醇、正丙醇与异丁醇的组合，甲醇、乙醇、正丙醇与异丁醇的组合，优选水。
为了能够充分地将聚合物的溶剂置换出来，优选地，步骤(4)所述聚合物难溶的溶剂与所述铸膜液b的体积比为5～15:1，例如5:1、6:1、7:1、8:1、8.2:1、8.5:1、8.8:1、9:1、9.2:1、9.5:1、9.8:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1等，优选8～10:1，进一步优选10:1。
为了保持聚合物多孔膜的厚度适中，优选地，步骤(4)所述液膜b的厚度为0.1～0.3mm，例如0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm、0.22mm、0.25mm、0.28mm或0.3mm等。
优选地，步骤(5)所述沉积的方法包括真空热蒸镀法、磁控溅射法、电子束蒸镀法、直流溅射法、气相沉积法、液相生成法、氧化法、扩散法、电镀法、射频溅射法、脉冲激光沉积法和分子束外延生长法中的任意一种，优选磁控溅射法。
第三方面，本发明提供如第一方面所述保温防水抗菌多功能布料的应用，所述保温防水抗菌多功能布料用于制作可穿戴衣物或床上用品。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
1.本发明所提供的保温防水抗菌多功能布料不仅具有很好的防水、透气、抗菌、保暖功能，且轻便，能减少人体因多层衣服带来的负重，而且还能在外加电压下产生和控制热量，使得由该保温防水抗菌多功能布料所制作的衣物、用品等物件在雨雪等恶劣环境中依然有很大的应用空间；
2.制备所述保温防水抗菌多功能布料的方法工艺简单、原料成本低，方便大规模的工业化生产，能促进可穿戴电子产品和智能服装的发展。
附图说明
图1为本发明所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法流程图；
图2为本发明实施例1所提供的防水棉布的数码照片；
图3为本发明实施例1所提供的防水棉布的扫描电镜图；
图4为本发明实施例1所提供的涂覆有醋酸纤维素多孔膜的防水棉布的数码照片；
图5为本发明实施例1所提供的涂覆有醋酸纤维素多孔膜的防水棉布的扫描电镜图；
图6为本发明实施例1所提供的沉积金属银后的防水棉布的数码照片；
图7为本发明实施例1所提供的沉积金属银后的防水棉布的扫描电镜图；
图8为本发明实施例1所提供的保温防水抗菌多功能布料的侧面扫描电镜图
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例1
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为棉布，棉布一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为1:1的二氧化硅纳米粒子和粘合剂聚二甲基硅氧烷，超疏水层表面水的接触角为171°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为醋酸纤维素。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.3g二氧化硅纳米粒子、0.3g聚二甲基硅氧烷混合后分散在20mL的正己烷中，超声30min分散均匀，制备铸膜液a；
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于棉布上形成液膜，再将所述覆有液膜的棉布放置在60℃干燥箱内2h，在织物一侧形成超疏水的防水层，如图2、图3所示；
3)将0.6g醋酸纤维素与10mL丙酮混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液b；
4)将步骤3)得到的铸膜液b涂覆在步骤(2)得到的防水棉布的另一侧，形成0.2mm厚的液膜，随后浸入去离子水中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有醋酸纤维素的多孔膜防水布，如图4、图5所示；
5)将步骤4)得到的涂覆有醋酸纤维素多孔膜的防水布置于真空热蒸镀仪内，在醋酸纤维素多孔表面沉积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料，如图6、图7所示。
实施例2
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为尼龙布，尼龙布一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为1:1的羟基磷灰石纳米粒子和粘合剂聚二甲基硅氧烷，超疏水层表面水的接触角为171°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为聚乳酸。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.3g羟基磷灰石纳米粒子、0.3g聚二甲基硅氧烷混合后分散在20mL的正己烷中，超声20min分散均匀，制备铸膜液a；
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于尼龙布上形成液膜，再将所述覆有液膜的尼龙布放置在60℃干燥箱内2h，在尼龙布一侧形成超疏水的防水层；
3)将0.6g聚乳酸与10mL二氯甲烷混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液b；
4)将步骤3)得到的铸膜液b涂覆在步骤2)得到的防水布的另一侧，形成0.1mm厚的液膜，随后浸入乙醇中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有聚乳酸的多孔膜防水布；
5)将步骤4)得到的涂覆有聚乳酸多孔膜的防水尼龙布置于磁控溅射仪内，在聚乳酸多孔表面沉积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料。
实施例3
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为麻布，麻布一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为1:1的蒙脱土纳米粒子和粘合剂聚二甲基硅氧烷，超疏水层表面水的接触角为161°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为聚己内酯。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.3g蒙脱土纳米粒子、0.3g聚二甲基硅氧烷混合后分散在20mL的正己烷中，超声分散均匀，制备铸膜液a；
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于麻布上形成液膜，再将所述覆有麻布的棉布放置在60℃干燥箱内2h，在麻布的一侧形成超疏水的防水层；
3)将0.6g聚己内酯与10mL二氯甲烷混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液b；
4)将步骤3)得到的铸膜液b涂覆在步骤2)得到的防水麻布的另一侧，形成0.2mm厚的液膜，随后浸入去乙醇中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有聚己内酯的多孔膜防水布；
5)将步骤4)得到的涂覆有聚己内酯多孔膜的防水布置于真空磁控溅射仪内，在聚己内酯多孔表面沉积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料。
实施例4
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为聚酯布，聚酯布一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为1:1的二氧化钛纳米粒子和粘合剂聚二甲基硅氧烷，超疏水层表面水的接触角为156°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为醋酸纤维素。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.3g二氧化钛纳米粒子、0.3g聚二甲基硅氧烷混合后分散在20mL的正己烷中，超声分散均匀，制备铸膜液a；
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于聚酯布上形成液膜，再将所述覆有液膜的聚酯布放置在60℃干燥箱内2h，在聚酯布一侧形成超疏水的防水层；
3)将0.6g醋酸纤维素与10mL丙酮混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液b；
4)将步骤3)得到的铸膜液b涂覆在步骤2)得到的防水布的另一侧，形成0.25mm厚的液膜，随后浸入水中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有醋酸纤维素的多孔膜防水布；
5)将步骤4)得到的涂覆有醋酸纤维素多孔膜的防水布置于真空热蒸镀仪内，在醋酸纤维素多孔表面层积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料。
实施例5
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为羊毛布，羊毛布一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为1:1的羟基磷灰石纳米粒子和粘合剂聚二甲基硅氧烷，超疏水层表面水的接触角为156°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为聚乳酸。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.3g羟基磷灰石纳米粒子、0.3g聚二甲基硅氧烷混合后分散在20mL的正己烷中，超声分散均匀，制备铸膜液a；
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于羊毛布上形成液膜，再将所述覆有液膜的羊毛布放置在80℃干燥箱内1h，在羊毛布一侧形成超疏水的防水层；
3)将0.6g聚乳酸与10mL氯仿混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液2；
4)在步骤3)得到的铸膜液2涂覆步骤2)得到的防水布的另一侧，形成0.25mm厚的液膜，随后浸入去乙醇中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有聚乳酸的多孔膜防水布；
5)将步骤4)得到的涂覆有聚乳酸多孔膜的防水布置于真空磁控溅射仪内，在聚乳酸多孔表面层积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料。
实施例6
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为棉布，棉布一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为1:1的二氧化钛纳米粒子和粘合剂环氧树脂，超疏水层表面水的接触角为163°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为醋酸纤维素。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.4g二氧化钛纳米粒子、0.4g环氧树脂混合后分散在20mL的丙酮中，超声分散均匀，制备铸膜液a。
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于棉布上形成液膜，再将所述覆有液膜的棉布放置在60℃干燥箱内5h，在棉布一侧形成超疏水的防水层；
3)将0.6g醋酸纤维素与10mL丙酮混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液b；
4)将步骤3)得到的铸膜液b涂覆在步骤2)得到的防水布的另一侧，形成0.25mm的液膜，随后浸入去乙醇中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有醋酸纤维素的多孔膜防水布；
5)将步骤4)得到的涂覆有醋酸纤维素多孔膜的防水布置于磁控溅射仪内，在醋酸纤维素多孔表面层积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料。
实施例7
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为尼龙布，尼龙布一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为1:1的碳酸钙纳米粒子和粘合剂环氧树脂，超疏水层表面水的接触角为166°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为聚乳酸。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.5g碳酸钙纳米粒子、0.5g环氧树脂混合后分散在20mL的丙酮中，超声分散均匀，制备铸膜液a；
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于尼龙布上形成液膜，再将所述覆有液膜的尼龙布在20℃真空干燥10h，在尼龙布一侧形成超疏水的防水层；
3)将0.3g聚乳酸与10mL二氯甲烷氯仿混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液b；
4)将步骤3)得到的铸膜液b涂覆在步骤2)得到的防水布的另一侧，形成0.2mm厚的液膜，随后浸入去乙醇中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有聚乳酸的多孔膜防水布；
5)将步骤4)得到的涂覆有聚乳酸多孔膜的防水尼龙布置于磁控溅射仪内，在聚乳酸多孔表面沉积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料。
实施例8
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为聚酯布，聚酯布一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为1:1的二氧化硅纳米粒子和粘合剂环氧树脂，超疏水层表面水的接触角为168°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为醋酸纤维素。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.5g二氧化硅纳米粒子、0.5g环氧树脂混合后分散在20mL的丙酮中，超声20min分散均匀，制备铸膜液a；
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于聚酯布上形成液膜，再将所述覆有液膜的聚酯布放置在60℃干燥箱内2h，在聚酯布一侧形成超疏水的防水层；
3)将0.5g醋酸纤维素与10mL二氯甲烷氯仿混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液b；
4)将步骤3)得到的铸膜液b涂覆在步骤2)得到的防水布的另一侧，形成0.4mm厚的液膜，随后浸入水中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有聚乳酸的多孔膜防水布；
5)将步骤4)得到的涂覆有醋酸纤维素多孔膜的防水聚酯布置于磁控溅射仪内，在醋酸纤维素多孔膜表面沉积一层金属银膜，得到具有保温防水抗菌多功能布料。
实施例9
一种保温防水抗菌多功能布料，基底布料为丝绸，丝绸一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和网状结构的金属银膜。其中超疏水层包括质量比为5:1的氧化锌纳米粒子和粘合剂聚酰亚胺，超疏水层表面水的接触角为168°；聚合物多孔膜的孔径分布为100～500nm，材料为聚酰胺。
此保温防水抗菌多功能布料的制备方法具体包括以下步骤：
1)将0.9g氧化锌纳米粒子、0.9g聚酰亚胺混合后分散在20mL的异丙醇中，超声40min分散均匀，制备铸膜液a；
2)将步骤1)得到的铸膜液a涂覆于丝绸上形成液膜，再将所述覆有液膜的丝绸放置在80℃干燥箱内2h，在丝绸一侧形成超疏水的防水层；
3)将0.8g聚酰胺与10mL二氯甲烷混合，常温下磁力搅拌溶解，制备铸膜液b；
4)将步骤3)得到的铸膜液b涂覆在步骤2)得到的防水布的另一侧，形成0.3mm厚的液膜，随后浸入水中，固化后取出，常温下晾干，得到一侧涂覆有聚酰胺的多孔膜防水布；
5)将步骤4)得到的涂覆有聚酰胺多孔膜的防水丝绸置于磁控溅射仪内，在聚酰胺多孔膜表面沉积一层金属银膜，得到具有保温防水抗菌多功能布料。
实施例10
与实施例1的区别仅在于：省去粘结剂。
实施例11
与实施例1的区别仅在于：省去纳米粒子。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：省去聚合物多孔膜。
对比例2
与实施例1的区别仅在于：省去超疏水层。
对比例3
与实施例1的区别仅在于：金属银膜为致密的非网络结构。
对各实施例及对比例提供的复合布料样品进行防水、透气、抗菌保暖功能的测试，测试方法：织物的防水性通过水滴在织物表面的接触角来评定。通过将织物覆盖在开口的玻璃瓶(玻璃瓶内装有干燥剂)，计算单位面积单位时间内干燥剂质量的增加量来评定其透气性。保温功能通过热台实验来评定，将织物放在一定温度的热台上，织物内侧接触热台，测试热台表面与织物上表面温度差△T，织物上表面温度低于热台温度，温差越大证明织物的保温性能越好。织物的加热功能通过负载1.2V电压，10分钟后织物表面的温度来评定。测试结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，本发明保温防水抗菌多功能布料的聚合物多孔膜与金属银膜之间存在协同作用，省去聚合物多孔膜后不仅不利于后期沉积的金属银膜导通且不易形成网络结构，不能够在加载电压后产生热量，织物透气性相差无几，保温性显著下降。此外，本发明多功能布料的抑菌能力得益于超疏水层的防水作用与金属银膜抑菌作用的综合效果。网络状的金属膜层具有低的方电阻，在负载一个低电压后能产生热量，使得布料的温度高于人体皮肤温度，实现对人体热量的有效控制且保持良好的透气排汗性，这是致密的非网络结构不能实现的。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各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)

1.一种保温防水抗菌多功能布料，包括基底布料，其特征在于，所述基底布料的一面涂覆有超疏水层，另一面依次涂覆有聚合物多孔膜和金属银膜，所述金属银膜为网状结构。
2.如权利要求1所述的保温防水抗菌多功能布料，其特征在于，所述基底布料包括棉布、丝绸、麻布、羊毛和化纤中的任意一种，优选棉布；
优选地，所述超疏水层包括纳米粒子；
优选地，所述纳米粒子包括二氧化硅、羟基磷灰石、蒙脱土、碳酸钙、二氧化钛和氧化锌中的任意一种或至少两种的组合，优选二氧化硅；
优选地，所述超疏水层还包括粘合剂；
优选地，所述粘合剂包括聚二甲基硅氧烷、环氧树脂、聚酰亚胺和聚丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合，优选聚二甲基硅氧烷；
优选地，所述超疏水层中所述纳米粒子与所述粘合剂的质量比为1～5:1，优选1～2:1，进一步优选1:1；
优选地，所述超疏水层的表面水的接触角为150～171°。
3.如权利要求1或2所述的保温防水抗菌多功能布料，其特征在于，所述聚合物多孔膜的孔径为100～500nm；
优选地，所述聚合物多孔膜的材料包括醋酸纤维素、纤维素、聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺和聚乳酸中的任意一种或至少两种的组合，优选醋酸纤维素。
4.一种如权利要求1～3任一项所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将疏水材料制备成铸膜液a；
(2)将步骤(1)得到的铸膜液a涂覆于基底布料上形成液膜a，固化，得到一面涂覆有超疏水层的防水布；
(3)将聚合物、有机溶剂混合，得到铸膜液b；
(4)将步骤(3)得到的铸膜液b涂覆于步骤(2)所得防水布的另一面，随后将其浸入所述聚合物难溶的溶剂中形成液膜b，固化后，所述防水布的另一面形成一层聚合物多孔膜；
(5)在步骤(4)所得聚合物多孔膜表面沉积一层金属银膜，得到保温防水抗菌多功能布料。
5.如权利要求4所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：将纳米粒子分散于分散剂中，得到铸膜液a；
优选地，步骤(1)具体包括：将纳米粒子、粘合剂分散于分散剂中，得到铸膜液a；
优选地，所述分散剂包括正己烷、氯仿、丙酮、异丙醇和乙醇中任意一种或至少两种的组合，优选正己烷；
优选地，所述分散的方式包括震荡、搅拌或超声中的任意一种或至少两种的组合，优选超声；
优选地，所述分散的时间为1～60min，优选20～40min，进一步优选30min；
优选地，所述铸膜液a中所述纳米粒子和所述粘合剂在所述分散剂中的浓度各自独立地为10～80g/L，优选15～45g/L，进一步优选15g/L。
6.如权利要求4或5所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述固化的方法包括真空干燥、热干燥或自然干燥中的任意一种或至少两种的组合，优选热干燥；
优选地，步骤(2)所述固化的温度为25～100℃，优选25～80℃，进一步优选60℃；
优选地，步骤(2)所述固化的时间为1～10h，优选1～5h，进一步优为2h。
7.如权利要求4～6任一项所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述有机溶剂包括丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、苯酚、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的任意一种或至少两种的组合，优选丙酮；
优选地，步骤(3)所述聚合物在所述有机溶剂中的浓度为20～120g/L，优选20～80g/L，进一步优选30g/L。
8.如权利要求4～7任一项所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述聚合物难溶的溶剂包括水、甲醇、乙醇、正丙醇和异丁醇中的任意一种或至少两种的组合，优选水；
优选地，步骤(4)所述聚合物难溶的溶剂与所述铸膜液b的体积比为5～15:1，优选8～10:1，进一步优选10:1；
优选地，步骤(4)所述液膜b的厚度为0.1～0.3mm。
9.如权利要求4～8任一项所述保温防水抗菌多功能布料的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述沉积的方法包括真空热蒸镀法、磁控溅射法、电子束蒸镀法、直流溅射法、气相沉积法、液相生成法、氧化法、扩散法、电镀法、射频溅射法、脉冲激光沉积法和分子束外延生长法中的任意一种，优选磁控溅射法。
10.如权利要求1～3任一项所述保温防水抗菌多功能布料的应用，其特征在于，所述保温防水抗菌多功能布料用于制作可穿戴衣物或床上用品。
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Denomination of invention: The utility model relates to a heat preservation, waterproof and antibacterial multifunctional cloth and a preparation method and application thereof

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License type: Exclusive License

Record date: 20210326

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