CN109881490A - 具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法 - Google Patents
具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109881490A CN109881490A CN201910103430.9A CN201910103430A CN109881490A CN 109881490 A CN109881490 A CN 109881490A CN 201910103430 A CN201910103430 A CN 201910103430A CN 109881490 A CN109881490 A CN 109881490A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- floride
- moisture permeable
- cleaning function
- preparation
- waterproof moisture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供了一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：静电纺纤维膜制备：将亲水但不溶于水的聚合物溶解在溶剂中配制成静电纺丝溶液，通过静电纺丝制备纤维膜基材；步骤2：将上述纤维膜基材于室温下浸渍于环境友好型无氟防水剂溶液或乳液中，随后对其进行预烘和焙烘；步骤3：使用具有光催化性能的纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并高温烘干，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。本发明制备的环境友好型无氟防水透湿纤维膜耐水压≥100kPa，透湿量≥15000g/m2/d，强度≥30MPa，同时可有效降解粘附在其表面的有机污染物。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有光催化自清洁功能的环境友好型无氟防水透湿纤维膜，尤其涉及一种具有光催化自清洁功能的环境友好型无氟防水透湿纤维膜的制备方法，属功能性防水透湿材料领域。
背景技术
防水透湿膜不仅可以阻止液态水的渗透，而且能够及时排出人体产生的汗蒸汽，是制造野战军服、冲锋衣等防护服装的核心材料。现有防水透湿膜主要包括两种：亲水无孔膜和疏水微孔膜。疏水微孔膜因其微孔结构而具有较高的透湿性，舒适性较好，受到更为广泛的关注。但疏水微孔膜制成的服装随着服用时间的延长、洗涤次数的增加，防水透湿效果会逐渐变差，其耐久性有待提升。另一方面，军队和医疗卫生领域在也亟需免清洗的防护织物满足野外作战或手术时的实际应用需求。
自清洁织物可直接去除或降解污染物，不需要洗涤，避免防水透湿服装因清洗造成的性能下降问题，有望满足军队作战服和医疗手术服的要求，同时还可以减少水消耗、有效缓解全球水资源短缺。目前，自清洁织物主要包括超疏水和光催化两种，前者的超疏水性能在实际使用过程中容易遭到破坏，失去自清洁能力。后者是通过在织物表面引入光催化纳米材料，利用光照条件下的氧化还原反应降解污染物，光催化活性高、成本低、对环境友好，具有广阔的实际应用前景。
专利“一种多功能处理剂”(CN200310100439.3)提供了一种包含纳米氧化物、甲壳素或其衍生物、氟树脂的多功能整理剂，可以赋予织物防水透湿、防油、光催化自清洁等功能。含氟树脂虽然可以使织物获得优良的拒水防污性能，但其普遍存在环境持久性、生物累积性和远距离迁移性，难以在环境和生物体内降解。因此，开发使用无氟防水剂制备环境友好型防水透湿织物已成为未来防水透湿领域发展的必然趋势。专利“一种光催化无氟超疏水自清洁纺织品的制备方法”(CN201710033374.7)制备了光催化超疏水复合粉体，将纺织品浸渍于复合粉体分散液中并经整理得到光催化型无氟超疏水自清洁纺织品。利用该专利所述方法制备的织物虽具有光催化自清洁功能和无氟超疏水特性，但由于织物本身的孔径较大、厚度较厚，导致其耐水压和透湿量较低，不能满足日常和极端环境中的防护性和舒适性需求。为进一步提高耐水压和透湿量，通常需要利用静电纺丝技术制备孔径较小、孔隙率较高的纳米纤维膜作为基材并对其进行后整理。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，以有效解决防水透湿服装洗涤过程中造成的防水透湿性能下降问题、避免氟化微孔防水透湿膜造成的环境危害，同时满足军队和医疗卫生领域对高防护性和舒适性的自清洁防护服装的需求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：静电纺纤维膜制备：将亲水但不溶于水的聚合物溶解在溶剂中配制成静电纺丝溶液，通过静电纺丝制备纤维膜基材；
步骤2：配制环境友好型无氟防水剂溶液或乳液，将上述纤维膜基材于室温下浸渍于所述的环境友好型无氟防水剂溶液或乳液中，随后对其进行预烘和焙烘；
步骤3：使用具有光催化性能的纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并高温烘干，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。
优选地，所述的亲水但不溶于水的聚合物为聚丙烯腈、纤维素、醋酸纤维素和尼龙6中的一种。
优选地，所述的步骤1中，当所述聚合物为聚丙烯腈时，所述溶剂为N,N- 二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜以及N-甲基吡咯烷酮中的一种、或两种以上的混合物；当所述聚合物为纤维素时，所述溶剂为氯化锂和N,N-二甲基乙酰胺、4-甲基吗啉-N-氧化物和水、三氟乙酸中的一种，或两种及两种以上的混合物；当所述聚合物为醋酸纤维素时，所述溶剂为丙酮、乙酸、二氯甲烷、 N,N-二甲基乙酰胺和三氟乙酸中的一种，或两种及两种以上的混合物；当所述聚合物为尼龙6时，所述溶剂为甲酸、乙酸、硫酸和氯酚中的一种，或两种及两种以上的混合物。
优选地，所述的步骤1中的静电纺丝参数为：电压10～50kV，接收距离 10～30cm，灌注速度0.1～5mL/h，温度15～30℃，相对湿度30～60％。
优选地，所述的环境友好型无氟防水剂为有机硅防水剂和碳氢长链防水剂中的一种，环境友好型无氟防水剂溶液或乳液的浓度为1～6wt％。
优选地，所述的环境友好型无氟防水剂为聚二甲基硅氧烷、羟基硅油、氨基硅油、硬脂酸、德国Rudolf集团ECO、美国NANO-TEX公司NT-X018、瑞士 Schoeller Technology公司Ecorepel、印度Sarex公司Ecoguard-EF、瑞士Archroma 公司Arkophob和Smartrepel系列、Tanatex公司Baygard系列、美国Dow Corning 公司DWR-7000Soft Hydro Guard、德国Wacker公司Wacker HC系列、DyStar 公司Evo Protect DWA、上海雅运纺织助剂有限公司FP-FF、Huntsman和Chemours 公司Zelan R3无氟防水剂中的任意一种，固含量为10～30％，环境友好型无氟防水剂溶液或乳液的浓度为1～6wt％。
优选地，所述的步骤2中预烘温度为80～110℃、时间为10～30min，焙烘温度为140～180℃、时间为1～5min。
优选地，所述的步骤3中的具有光催化性能的纳米颗粒包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锆和硫化镉中的一种，粒径为10～50nm，纳米颗粒的浓度为 2～10wt％。
优选地，所述的纳米颗粒为纳米颗粒分散液或纳米颗粒粉体。
优选地，所述的步骤3中的烘干温度为110～140℃、时间为10～30min。
优选地，所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的耐水压≥100kPa，透湿量≥15000g/m2/d，强度≥30Mpa。
优选地，所述的具有光催化自清洁功能的环境友好型无氟防水透湿纤维膜可以有效降解粘附在其表面的有机污染物。
优选地，所述的具有光催化自清洁功能的环境友好型无氟防水透湿纤维膜在功率为24W、波长为254nm的紫外光照射下，30min内对浓度为10mg/L的亚甲基蓝染料溶液的降解率≥90％；在功率为30W、波长为420nm的蓝光LED照射下，30min内对浓度为10mg/L的亚甲基蓝染料溶液的降解率≥90％；在功率为 24W、波长为254nm的紫外光照射下，45min内对浓度为10mg/L的罗丹明B染料溶液的降解率≥90％；在功率为30W、波长为420nm的蓝光LED照射下，45min 内对浓度为10mg/L的罗丹明B染料溶液的降解率≥90％。在功率为24W、波长为254nm的紫外光照射下，60min内对浓度为10mg/L的甲基橙染料溶液的降解率≥90％；在功率为30W、波长为420nm的蓝光LED照射下，60min内对浓度为10mg/L的甲基橙染料溶液的降解率≥90％；以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的光催化纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
本发明通过静电纺丝技术首先制备亲水性纳米纤维基材，再通过浸渍涂层使基材获得良好的防水透湿性能，然后将上述纤维膜经具有光催化性能的纳米颗粒进行涂层，赋予纤维膜光催化自清洁性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明利用纳米纤维膜作为基材，该基材具有纤维直径细、孔径小、孔隙率高等特点，可使最终制备的防水透湿膜具有较高的耐水压和透湿量，同时对有机污染物可以实现有效降解。
(2)本发明利用环境友好型无氟防水剂对纳米纤维基材进行后整理，相比于含氟整理剂而言，无持久性和生物累积性，对环境更加友好。
(3)本发明采用的技术方案简单可行、易于操作和控制，可以实现大规模制备和生产。这种具有自清洁功能的环境友好型无氟防水透湿纤维膜有望满足军队和医疗卫生领域对高防护性和舒适性的功能性防护服装的需求。
(4)本发明制备的环境友好型无氟防水透湿纤维膜耐水压≥100kPa，透湿量≥15000g/m2/d，强度≥30MPa，同时可以有效降解粘附在其表面的有机污染物，在野战军服、医疗卫生等领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为具有光催化自清洁功能的环境友好型无氟防水透湿纤维膜的场发射扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将聚丙烯腈(相对分子质量为90000)溶解在有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺中配制质量分数为8wt％的聚丙烯腈溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收聚丙烯腈纳米纤维层，纺丝电压为20kV，接收距离为20cm，灌注速度为1mL/h，温度为25℃，相对湿度为40％。
2)取2g固含量为25％的聚二甲基硅氧烷溶液(溶剂为正己烷)，加入98g 正己烷，配制2wt％的聚二甲基硅氧烷溶液，将聚丙烯腈纤维膜基材于室温下充分浸渍于聚二甲基硅氧烷溶液中，随后在80℃条件下预烘30min、150℃条件下焙烘5min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为30nm、浓度为8wt％的二氧化钛纳米颗粒分散液对所得纤维膜进行涂层整理并于130℃下烘干20min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为120kPa，透湿量为18000g/m2/d，强度为35MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L 的亚甲基蓝溶液中，在功率为24W、波长为254nm的紫外光照射下，30min对亚甲基蓝溶液的降解率为95％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为24W、波长为254nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的二氧化钛纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例2
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将聚丙烯腈(相对分子质量为90000)溶解在有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺中配制质量分数为10wt％的聚丙烯腈溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收聚丙烯腈纳米纤维层，纺丝电压为25kV，接收距离为22cm，灌注速度为3mL/h，温度为25℃，相对湿度为60％。
2)取4g固含量为20％的硬脂酸溶液(溶剂为乙酸乙酯)，加入96g乙酸乙酯，配制4wt％的硬脂酸溶液，将聚丙烯腈纤维膜基材于室温下充分浸渍于硬脂酸溶液中，随后在110℃条件下预烘20min、160℃条件下焙烘3min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为10nm、浓度为6wt％的氧化锌纳米颗粒分散液对所得纤维膜进行涂层整理并于120℃下烘干25min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为140kPa，透湿量为16000g/m2/d，强度为32MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L 的亚甲基蓝溶液中，在功率为30W、波长为420nm的蓝光LED照射下，25min 对亚甲基蓝溶液的降解率为93％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为30W、波长为365nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的氧化锌纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例3
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将聚丙烯腈(相对分子质量为90000)溶解在有机溶剂二甲基亚砜中配制质量分数为9wt％的聚丙烯腈溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收聚丙烯腈纳米纤维层，纺丝电压为30kV，接收距离为20cm，灌注速度为1mL/h，温度为25℃，相对湿度为40％。
2)取5g固含量为20％的NT-X018(美国NaNO-TEX)乳液(分散介质为水)，加入95g去离子水，配制5wt％的NT-X018乳液，将聚丙烯腈纤维膜基材于室温下充分浸渍于NT-X018乳液中，随后在110℃条件下预烘20min、170℃条件下焙烘2min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为10nm、浓度为4wt％的氧化锆纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并于140℃下烘干15min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为150kPa，透湿量为17000g/m2/d，强度为 34MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L的甲基橙溶液中，在功率为24W、波长为254nm的紫外光照射下，60min对甲基橙溶液的降解率为92％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为24W、波长为254nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的氧化锆纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例4
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将尼龙6(重均分子质量为50000)溶解在有机溶剂甲酸中配制质量分数为10wt％的尼龙6溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收尼龙6纳米纤维层，纺丝电压为50kV，接收距离为25cm，灌注速度为3mL/h，温度为24℃，相对湿度为50％。
2)取3g固含量为15％的聚二甲基硅氧烷溶液(溶剂为正己烷)，加入97g 正己烷，配制3wt％的聚二甲基硅氧烷溶液，将尼龙6纤维膜基材于室温下充分浸渍于聚二甲基硅氧烷溶液中，随后在100℃条件下预烘20min、160℃条件下焙烘3min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为10nm、浓度为10wt％的二氧化钛纳米颗粒分散液对所得纤维膜进行涂层整理并于140℃下烘干20min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为130kPa，透湿量为20000g/m2/d，强度为30MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L 的甲基橙溶液中，在功率为30W、波长为420nm的蓝光LED照射下，50min对甲基橙溶液的降解率为94％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为30W、波长为365nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的二氧化钛纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例5
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将尼龙6(重均分子质量为50000)溶解在甲酸中配制质量分数为9wt％的尼龙6溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收尼龙6纳米纤维层，纺丝电压为40kV，接收距离为20cm，灌注速度为2mL/h，温度为25℃，相对湿度为40％。
2)取6g固含量为20％的ECO(德国鲁道夫)乳液(分散介质为水)，加入94g去离子水，配制6wt％的ECO无氟防水剂乳液，将尼龙6纤维膜基材于室温下充分浸渍于ECO无氟防水剂乳液中，随后在90℃条件下预烘20min、170℃条件下焙烘3min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为10nm、浓度为6wt％的硫化镉纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并于130℃下烘干30min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为170kPa，透湿量为19000g/m2/d，强度为 38MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中，在功率为24W、波长为254nm的紫外光照射下，45min对罗丹明B溶液的降解率为94％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为24W、波长为254nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的硫化镉纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例6
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将尼龙6(重均分子质量为50000)溶解在溶剂甲酸中配制质量分数为10wt％的尼龙6溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收尼龙6纳米纤维层，纺丝电压为40kV，接收距离为18cm，灌注速度为2mL/h，温度为20℃，相对湿度为30％。
2)取4g固含量为25％的ECO(德国鲁道夫)乳液(分散介质为水)，加入 96g去离子水，配制4wt％的ECO无氟防水剂乳液，将尼龙6纤维膜基材于室温下充分浸渍于ECO无氟防水剂乳液中，随后在100℃条件下预烘30min、140℃条件下焙烘5min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为20nm、浓度为5wt％的氧化锌纳米颗粒分散液对所得纤维膜进行涂层整理并于130℃下烘干15min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为150kPa，透湿量为19000g/m2/d，强度为35MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L 的罗丹明B溶液中，在功率为30W、波长为420nm的蓝光LED照射下，40min 对罗丹明B溶液的降解率为92％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为30W、波长为365nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的氧化锌纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例7
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将醋酸纤维素(乙酰基39.8wt％，羟基3.5wt％)溶解在溶剂N,N-二甲基乙酰胺中配制质量分数为18wt％的醋酸纤维素溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收醋酸纤维素纳米纤维层，纺丝电压为30kV，接收距离为18cm，灌注速度为1mL/h，温度为20℃，相对湿度为30％。
2)取3g固含量为15％的羟基硅油溶液(溶剂为正己烷)，加入97g正己烷，配制3wt％的羟基硅油溶液，将醋酸纤维素纤维膜基材于室温下充分浸渍于羟基硅油溶液中，随后在100℃条件下预烘30min、160℃条件下焙烘4min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为30nm、浓度为2wt％的氧化锡纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并于140℃下烘干25min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为165kPa，透湿量为17500g/m2/d，强度为 37MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液中，在功率为24W、波长为254nm的紫外光照射下，20min对浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率为92％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为30W、波长为365nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的氧化锡纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例8
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将醋酸纤维素(乙酰基39.8wt％，羟基3.5wt％)溶解在溶剂N,N-二甲基乙酰胺中配制质量分数为20wt％的醋酸纤维素溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收醋酸纤维素纳米纤维层，纺丝电压为30kV，接收距离为20cm，灌注速度为0.5mL/h，温度为20℃，相对湿度为40％。
2)取1g固含量为30％的氨基硅油溶液(溶剂为正己烷)，加入99g正己烷，配制1wt％的氨基硅油溶液，将醋酸纤维素纤维膜基材于室温下充分浸渍于氨基硅油溶液中，随后在100℃条件下预烘30min、170℃条件下焙烘3min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为30nm、浓度为2wt％的硫化镉纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并于130℃下烘干20min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为180kPa，透湿量为15000g/m2/d，强度为 38MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中，在功率为30W、波长为420nm的蓝光LED照射下，45min对罗丹明B溶液的降解率为94％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为24W、波长为254nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的硫化镉纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例9
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将醋酸纤维素(乙酰基39.8wt％，羟基3.5wt％)溶解在溶剂N,N-二甲基乙酰胺中配制质量分数为18wt％的醋酸纤维素溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收醋酸纤维素纳米纤维层，纺丝电压为30kV，接收距离为22cm，灌注速度为1mL/h，温度为22℃，相对湿度为45％。
2)取4g固含量为30％的ECO(德国鲁道夫)乳液(分散介质为水)，加入 96g去离子水，配制4wt％的ECO无氟防水剂乳液，将醋酸纤维素纤维膜基材于室温下充分浸渍于ECO无氟防水剂乳液中，随后在110℃条件下预烘25min、150℃条件下焙烘5min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为20nm、浓度为4wt％的氧化锆纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并于140℃下烘干20min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为125kPa，透湿量为18800g/m2/d，强度为 33MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L的甲基橙溶液中，在功率为24W、波长为254nm的紫外光照射下，55min对甲基橙溶液的降解率为91％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为30W、波长为365nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的氧化锆纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
实施例10
一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，具体步骤为：
1)静电纺纤维膜制备：将聚丙烯腈(相对分子质量为90000)溶解在溶剂 N-甲基吡咯烷酮中配制质量分数为12wt％的聚丙烯腈溶液，机械搅拌得到均匀稳定的静电纺丝溶液；通过静电纺丝在油光纸基材上接收聚丙烯腈纳米纤维层，纺丝电压为30kV，接收距离为20cm，灌注速度为0.8mL/h，温度为22℃，相对湿度为45％。
2)取4g固含量为20％的硬脂酸溶液(溶剂为乙酸乙酯)，加入96g乙酸乙酯，配制4wt％的硬脂酸溶液，将聚丙烯腈纤维膜基材于室温下充分浸渍于硬脂酸溶液中，随后在100℃条件下预烘15min、160℃条件下焙烘4min，使其获得最佳的防水透湿性能。
3)使用粒径为10nm、浓度为5wt％的氧化锡纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并于140℃下烘干20min，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。最终所制备的纤维膜耐水压为185kPa，透湿量为16000g/m2/d，强度为 36MPa，取10mg纤维膜并将其剪碎，加入到体积为50mL、浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中，在功率为30W、波长为420nm的蓝光LED照射下，40min对罗丹明B溶液的降解率为96％，以油酸作为油渍模拟物时，经油酸玷污后的纤维膜表面变成亲水，进一步经功率为24W、波长为254nm的紫外光照射2小时后油渍被纤维膜表面的氧化锡纳米颗粒降解，纤维膜表面重新变为疏水，该过程重复二十次后耐水压和透湿量没有下降。
Claims (10)
1.一种具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：静电纺纤维膜制备：将亲水但不溶于水的聚合物溶解在溶剂中配制成静电纺丝溶液，通过静电纺丝制备纤维膜基材；
步骤2：配制环境友好型无氟防水剂溶液或乳液，将上述纤维膜基材于室温下浸渍于所述的环境友好型无氟防水剂溶液或乳液中，随后对其进行预烘和焙烘；
步骤3：使用具有光催化性能的纳米颗粒对所得纤维膜进行涂层整理并高温烘干，得到具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜。
2.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的亲水但不溶于水的聚合物为聚丙烯腈、纤维素、醋酸纤维素和尼龙6中的一种。
3.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，当所述聚合物为聚丙烯腈时，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜以及N-甲基吡咯烷酮中的一种、或两种以上的混合物；当所述聚合物为纤维素时，所述溶剂为氯化锂和N,N-二甲基乙酰胺、4-甲基吗啉-N-氧化物和水、三氟乙酸中的一种，或两种及两种以上的混合物；当所述聚合物为醋酸纤维素时，所述溶剂为丙酮、乙酸、二氯甲烷、N,N-二甲基乙酰胺和三氟乙酸中的一种，或两种及两种以上的混合物；当所述聚合物为尼龙6时，所述溶剂为甲酸、乙酸、硫酸和氯酚中的一种，或两种及两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的静电纺丝参数为：电压10～50kV，接收距离10～30cm，灌注速度0.1～5mL/h，温度15～30℃，相对湿度30～60％。
5.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的环境友好型无氟防水剂为有机硅防水剂和碳氢长链防水剂中的一种，环境友好型无氟防水剂固含量为10～30％，溶液或乳液的浓度为1～6wt％。
6.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中预烘温度为80～110℃、时间为10～30min，焙烘温度为140～180℃、时间为1～5min。
7.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中的具有光催化性能的纳米颗粒包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锆和硫化镉中的一种，粒径为10～50nm，纳米颗粒的浓度为2～10wt％。
8.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的纳米颗粒为纳米颗粒分散液或纳米颗粒粉体。
9.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中的烘干温度为110～140℃、时间为10～30min。
10.如权利要求1所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的耐水压≥100kPa，透湿量≥15000g/m2/d，强度≥30Mpa；能够有效降解粘附在其表面的有机污染物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910103430.9A CN109881490A (zh) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910103430.9A CN109881490A (zh) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109881490A true CN109881490A (zh) | 2019-06-14 |
Family
ID=66927886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910103430.9A Pending CN109881490A (zh) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109881490A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110564007A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-13 | 香港理工大学 | 一种纤维素复合防水薄膜及其制备方法 |
| CN111206425A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-05-29 | 西南大学 | 用于染色废水处理的光敏储能纤维素膜制备方法及其使用方法 |
| CN111778728A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-16 | 福建恒安集团有限公司 | 一种高防水透湿膜及其制备方法 |
| CN112210848A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-12 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种多相SiZrOC微纳隔热纤维的制备方法 |
| CN113106630A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-07-13 | 太原理工大学 | 一种光催化型环保自清洁纺织品及其制备方法 |
| CN113123128A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-16 | 五邑大学 | 防水透湿膜及其制备方法和应用 |
| CN113529279A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-22 | 吉祥三宝高科纺织有限公司 | 一种防水透湿纳米纤维膜湿度诱导致密成型工艺 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106884316A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-06-23 | 雅戈尔服装控股有限公司 | 一种光催化型无氟超疏水自清洁纺织品的制备方法 |
| CN107326653A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-11-07 | 北京市卓利安达科技有限公司 | 超高通量的纳米纤维防水透气膜及其制备方法 |
| KR20180023119A (ko) * | 2016-08-24 | 2018-03-07 | 한국섬유개발연구원 | 전기 방사를 통해 형성된 나노 섬유 멤브레인 레이어를 포함하는 난연성 투습 방수 니트 원단 |
| CN108774806A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-09 | 桐乡守敬应用技术研究院有限公司 | 一种调温功能的复合非织造布及其制备方法 |
-
2019
- 2019-02-01 CN CN201910103430.9A patent/CN109881490A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180023119A (ko) * | 2016-08-24 | 2018-03-07 | 한국섬유개발연구원 | 전기 방사를 통해 형성된 나노 섬유 멤브레인 레이어를 포함하는 난연성 투습 방수 니트 원단 |
| CN106884316A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-06-23 | 雅戈尔服装控股有限公司 | 一种光催化型无氟超疏水自清洁纺织品的制备方法 |
| CN107326653A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-11-07 | 北京市卓利安达科技有限公司 | 超高通量的纳米纤维防水透气膜及其制备方法 |
| CN108774806A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-09 | 桐乡守敬应用技术研究院有限公司 | 一种调温功能的复合非织造布及其制备方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110564007A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-12-13 | 香港理工大学 | 一种纤维素复合防水薄膜及其制备方法 |
| CN110564007B (zh) * | 2019-09-16 | 2021-08-31 | 香港理工大学 | 一种纤维素复合防水薄膜及其制备方法 |
| CN111206425A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-05-29 | 西南大学 | 用于染色废水处理的光敏储能纤维素膜制备方法及其使用方法 |
| CN111778728A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-16 | 福建恒安集团有限公司 | 一种高防水透湿膜及其制备方法 |
| CN113106630A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-07-13 | 太原理工大学 | 一种光催化型环保自清洁纺织品及其制备方法 |
| CN112210848A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-12 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种多相SiZrOC微纳隔热纤维的制备方法 |
| CN112210848B (zh) * | 2020-10-12 | 2023-04-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种多相SiZrOC微纳隔热纤维的制备方法 |
| CN113123128A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-16 | 五邑大学 | 防水透湿膜及其制备方法和应用 |
| CN113529279A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-22 | 吉祥三宝高科纺织有限公司 | 一种防水透湿纳米纤维膜湿度诱导致密成型工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109881490A (zh) | 具有光催化自清洁功能的无氟防水透湿纤维膜的制备方法 | |
| CN106984201B (zh) | 纳米蛛网/串珠纤维复合空气过滤膜及其制备方法 | |
| CN108404685A (zh) | 一种高通透、耐润湿、抗污染膜蒸馏用蒸馏膜的制备方法 | |
| CN103240941B (zh) | 防水透气复合织物及其制造方法 | |
| CN111962211A (zh) | 一种基于静电纺丝技术制备纳米纤维医用防护服面料的方法 | |
| CN102358067A (zh) | 一种超疏水纺织品及其加工方法 | |
| KR20110023683A (ko) | 화학작용제 흡착제거를 위한 기능성 재료가 도입된 화학작용제 보호포 및 그 제조방법과 이를 사용하는 화학작용제 보호의 | |
| CN107137979A (zh) | 一种微米纤维三维骨架/聚合物纳米纤维复合过滤材料及其制备方法 | |
| CN107457002A (zh) | 一种宽光谱响应光催化膜的制备方法 | |
| KR101290715B1 (ko) | 항균 및 유해물질분해 기능성 나노섬유매트 및 그 제조방법과 이를 구비하는 보호장구 | |
| CN104878591A (zh) | 一种超疏水、亲水双面异性棉织物的整理方法 | |
| CN112680884A (zh) | 一种抗菌口罩材料的制备方法 | |
| CN108786492A (zh) | 一种品质因子可调控的空气过滤膜及其制备方法 | |
| CN105483849A (zh) | 一种光触媒再生纤维素纤维的制备方法 | |
| FI77902C (fi) | Modifierade fiberprodukter och foerfarande foer deras framstaellning. | |
| CN114703654A (zh) | 一种抗菌面料及其制备方法 | |
| Kang et al. | PTFE/PVA-PVDF conjugated electrospun nanofiber membrane with triboelectric effect used in face mask | |
| CN108796661B (zh) | 一种铂金掺杂荧光纳米纤维的静电纺丝制备方法 | |
| CN1760002A (zh) | 灯心草片材的制造方法及抗菌、消臭性灯心草片材 | |
| Sinha et al. | Electrospun nanofibrous materials for biomedical textiles | |
| CN105286120B (zh) | 一种具有协同功能的纳米防护材料及其制备方法 | |
| CN110449136A (zh) | 用于降解室内VOCs的原子级活性位点复合纳米催化纤维的制备方法 | |
| KR20060022406A (ko) | 발수성 및 발유성이 우수한 나노섬유 부직포 및 그의제조방법 | |
| CN107964795A (zh) | 一种含有pe功能性涂层的面料的加工方法 | |
| Jayan et al. | Sustainable nanotextiles: emerging antibacterial fabrics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190614 |