CN110055685B - 防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料及其制备方法，所述非织造复合材料包括由熔喷工艺制备的超细纤维聚乳酸纤维层和粗旦石灰石长丝层，所述超细纤维聚乳酸纤维层为粉煤灰、经聚乙二醇改性的聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯熔喷超细纤维材料，粗旦石灰石长丝层为石灰石和热塑性高分子聚合物经聚合物熔体挤出成型工艺制成的长丝基纤维材料。本发明的一种具有防水透湿的可降解纤维基书写纸的非织造复合材料包括多层级书写结构的超细纤维聚乳酸纤维层和粗旦石灰石长丝层，具有可降解、吸墨性好、强度高、耐水油性能突出、尺寸稳定、易于工业化生产等特点，尤其适用于书写纸用、工业印刷、包装用等领域。
Description
技术领域
本发明涉及非织造复合材料领域，特备是指一种具有防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料及其制备方法。
背景技术
现有的普通纸张在制备过程中需采用绿色植物纤维、破坏生态环境，且三废的排放问题一直得不到解决，其生产出来的纸张吸墨性不够强、易散墨、强度低。另外快递袋、包装袋等以塑料膜为终端的制品其难以降解的特性更是会带来白色污染问题，因此寻找一种既具有塑料膜制品的防水透湿特性，还具有纸张的书写性和可降解材料，成为了亟待解决的问题。本发明提出的一种具有防水透湿的可降解纤维基书写纸的非织造复合材料在生产过程中不需要用水、漂白剂、绿色植物纤维等，生产过程无污染物排放，具有强力高、可降解、吸墨性强、结合后不易脱落、防水透湿、透汽等优良性能，且主要原料粉煤灰为工业废渣，价格低廉，因此是目前公认的经济、实用型纤维材料。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种具有防水透湿的可降解纤维基书写纸的非织造复合材料及其制备方法，以其可降解、强度高、防水透湿、吸墨性好、制备过程无废料废液排放等的优良特性，代替传统造纸以及以塑料膜为终端的制品对人们赖以生存的生活环境造成的危害，解决了传统纸张不易上墨、易散墨、强度相对较低，不易成为包装用品的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种防水透湿的可降解纤维基书写纸的非织造复合材料，所述非织造复合材料包括粗旦石灰石长丝层和由熔喷工艺制备的超细纤维聚乳酸纤维层，所述超细纤维聚乳酸纤维层为粉煤灰、经聚乙二醇改性的聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯熔喷超细纤维材料，粗旦石灰石长丝层为石灰石和热塑性高分子聚合物经聚合物熔体挤出成型工艺制成的长丝基纤维材料。
所述超细纤维聚乳酸纤维层的原料包括粉煤灰、聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯，其中粉煤灰所占的质量分数58%-76%，聚乳酸所占的质量分数为15%-27%，经茂金属改性的聚丙烯所占的质量分数为6%-10%，聚乙二醇所占的质量分数为3%-5%。
所述的具有防水透湿的可降解纤维基书写纸的非织造复合材料，其特征在于：所述聚乳酸超细纤维材料的面密度为222g/m2，厚度为0.28mm。
所述粗旦石灰石长丝层的原料为石灰石和热塑性高分子聚合物，粗旦石灰石长丝层的纤维细度为1.5~6.6D。
所述的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，步骤为：
（1）粗旦石灰石长丝层的准备：将粗旦石灰石长丝层平铺平整：
（2）超细纤维聚乳酸纤维层的制备和在线复合：将步骤（1）中的粗旦石灰石长丝层铺放在熔喷纺丝模头下面，其纺丝模头的机头温度为235℃，热风温度为235℃，接收距离为8-12cm，然后以粉煤灰和经聚乙二醇改性的聚乳酸以及经茂金属改性的聚丙烯进行均匀共混，形成共混切片，共混切片干燥后经熔喷成型技术将得到聚乳酸超细纤维非织造材料直接喷射在粗旦石灰石长丝层表面，形成一种非织造复合材料，然后将其利用网帘直接传送到以面与面接触的双网帘里面进行热轧，增加其贴合度，其热轧温度为150℃-160℃，双网帘速度为3.5m/min；
（3）成卷制得防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料。
所述步骤（2）中制备共混切片的具体步骤为：将聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯混合后加热到170-230℃形成聚熔体，然后将粉煤灰混入聚熔体内并均匀搅拌，在搅拌的过程中降温形成共混切片；所述加热方式为电加热，搅拌采用机械式搅拌器，机械式搅拌器为三片涡轮式，机械搅拌器的转速200-800r/min，所述降温的速度为每分钟0.6-1.6℃。
优选的，所述步骤（2）中共混切片干燥的具体操作为：将共混切片置于温度为65-75℃，真空度-0.1Mpa-0.07Mpa环境下，干燥60-90min。
本发明的有益效果：本发明具有防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料可以代替普通的纸张和塑料膜制品进行书写、印刷、包装等，该发明以聚乳酸和石灰石等原料使其具有良好的可降解特性，不需砍伐树木，保护生态，制备过程中更没有废液废料等的排放。现有的石头纸油墨储存性较差、易散墨，而防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料具有大的比表面积、致密的表面结构和一定的润湿特性，有利于油墨的快速浸润、储存和分散，粗旦石灰石长丝层更是为该制品提供高强轻质的特性，粗旦石灰石长丝层和超细纤维聚乳酸纤维层以阶梯润湿和差动毛细效应更是使其具有良好的防水透湿特性和一定的机械强度。此具有防水透湿的可降解纤维基书写纸的非织造复合材料能更好的服务于书写纸、工业印刷、包装、手提袋等领域。
本发明创造性地采用熔喷在线复合的工艺将超细纤维聚乳酸纤维层和粗旦石灰石长丝层相结合，建立多层级书写结构，有利于工业化生产。其具有可降解、吸附性强、强度高、柔软性好、防水透湿等的特点，以此来改善普通石头纸易散墨、油墨储存性较差、不利于长期保存的劣势。
本发明的防水透湿的可降解纤维基书写纸的非织造复合材料的制备方法是基于熔喷在线复合技术，可以根据产品的性能要求，随机调整熔喷层的面密度、聚乳酸的比例等，其具有优良的工艺灵活性。
附图说明
图1为本发明防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料多层级书写结构实际的电镜图。
图2为防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备工艺图；1-料斗；2-螺杆挤压机；3-纺丝箱；4-熔喷模头组合件；5-鼓风机；6-真空抽吸箱；7-输网帘；8-光棍；9-弹性辊；10-牵伸辊；11-退卷装置；12-石头纸；13-防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料包括粗旦石灰石长丝层和由熔喷工艺制备的超细纤维聚乳酸纤维层，所述超细纤维聚乳酸纤维层为粉煤灰、经聚乙二醇改性的聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯熔喷超细纤维材料，面密度为222g/m2，厚度为0.28mm，粗旦石灰石长丝层为石灰石和热塑性高分子聚合物经聚合物熔体挤出成型工艺制成的长丝基纤维材料，纤维细度为1.5~6.6D。
所述超细纤维聚乳酸纤维层的原料包括粉煤灰、聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯，其中粉煤灰所占的质量分数76%，聚乳酸所占的质量分数为15%，经茂金属改性的聚丙烯所占的质量分数为6%，聚乙二醇所占的质量分数为3%。
本实施例的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）粗旦石灰石长丝层的准备：将粗旦石灰石长丝层平铺平整；
（2）超细纤维聚乳酸纤维层的制备和在线复合：将步骤（1）中的粗旦石灰石长丝层铺放在熔喷纺丝模头下面，其纺丝模头的机头温度为235℃，热风温度为235℃，接收距离为8-12cm，然后以粉煤灰和经聚乙二醇改性的聚乳酸以及经茂金属改性的聚丙烯进行均匀共混，形成共混切片，共混切片在65℃，真空度-0.1Mpa-0.07Mpa环境下，干燥90min；然后经熔喷成型技术将得到聚乳酸超细纤维非织造材料直接喷射在粗旦石灰石长丝层表面，形成一种非织造复合材料，然后将其利用网帘直接传送到以面与面接触的双网帘里面进行热轧，增加其贴合度，热轧温度为150℃，双网帘速度为3.5m/min；其中制备共混切片的具体步骤为：将聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯混合后采用电加热至170℃形成聚熔体，然后将粉煤灰混入聚熔体内，采用三片涡轮式机械式搅拌器，在200r/min的条件下均匀搅拌，在搅拌的过程中以0.6-1.6℃/min的降温速率降温形成共混切片；
（3）成卷制得防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料。
实施例2
本实施例的超细纤维聚乳酸纤维层的原料包括粉煤灰、聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯，其中粉煤灰所占的质量分数71%，聚乳酸所占的质量分数为18%，经茂金属改性的聚丙烯所占的质量分数为7%，聚乙二醇所占的质量分数为4%。
本实施例的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）粗旦石灰石长丝层的准备：将粗旦石灰石长丝层平铺平整；
（2）超细纤维聚乳酸纤维层的制备和在线复合：将步骤（1）中的粗旦石灰石长丝层铺放在熔喷纺丝模头下面，其纺丝模头的机头温度为235℃，热风温度为235℃，接收距离为8-12cm，然后以粉煤灰和经聚乙二醇改性的聚乳酸以及经茂金属改性的聚丙烯进行均匀共混，形成共混切片，共混切片在75℃，真空度-0.1Mpa-0.07Mpa环境下，干燥60min；然后经熔喷成型技术将得到聚乳酸超细纤维非织造材料直接喷射在粗旦石灰石长丝层表面，形成一种非织造复合材料，然后将其利用网帘直接传送到以面与面接触的双网帘里面进行热轧，增加其贴合度，热轧温度为160℃，双网帘速度为3.5m/min；其中制备共混切片的具体步骤为：将聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯混合后采用电加热至230℃形成聚熔体，然后将粉煤灰混入聚熔体内，采用三片涡轮式机械式搅拌器，在800r/min的条件下均匀搅拌，在搅拌的过程中以0.6-1.6℃/min的降温速率降温形成共混切片；
（3）成卷制得防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料。
实施例3
本实施例的超细纤维聚乳酸纤维层的原料包括粉煤灰、聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯，其中粉煤灰所占的质量分数67%，聚乳酸所占的质量分数为21%，经茂金属改性的聚丙烯所占的质量分数为8%，聚乙二醇所占的质量分数为4%。
本实施例的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）粗旦石灰石长丝层的准备：将粗旦石灰石长丝层平铺平整；
（2）超细纤维聚乳酸纤维层的制备和在线复合：将步骤（1）中的粗旦石灰石长丝层铺放在熔喷纺丝模头下面，其纺丝模头的机头温度为235℃，热风温度为235℃，接收距离为8-12cm，然后以粉煤灰和经聚乙二醇改性的聚乳酸以及经茂金属改性的聚丙烯进行均匀共混，形成共混切片，共混切片在70℃，真空度-0.1Mpa-0.07Mpa环境下，干燥80min；然后经熔喷成型技术将得到聚乳酸超细纤维非织造材料直接喷射在粗旦石灰石长丝层表面，形成一种非织造复合材料，然后将其利用网帘直接传送到以面与面接触的双网帘里面进行热轧，增加其贴合度，热轧温度为155℃，双网帘速度为3.5m/min；其中制备共混切片的具体步骤为：将聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯混合后采用电加热至200℃形成聚熔体，然后将粉煤灰混入聚熔体内，采用三片涡轮式机械式搅拌器，在500r/min的条件下均匀搅拌，在搅拌的过程中以0.6-1.6℃/min的降温速率降温形成共混切片；
（3）成卷制得防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料。
实施例4
本实施例的超细纤维聚乳酸纤维层的原料包括粉煤灰、聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯，其中粉煤灰所占的质量分数61%，聚乳酸所占的质量分数为24%，经茂金属改性的聚丙烯所占的质量分数为10%，聚乙二醇所占的质量分数为5%。
本实施例的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）粗旦石灰石长丝层的准备：将粗旦石灰石长丝层平铺平整；
（2）超细纤维聚乳酸纤维层的制备和在线复合：将步骤（1）中的粗旦石灰石长丝层铺放在熔喷纺丝模头下面，其纺丝模头的机头温度为235℃，热风温度为235℃，接收距离为8-12cm，然后以粉煤灰和经聚乙二醇改性的聚乳酸以及经茂金属改性的聚丙烯进行均匀共混，形成共混切片，共混切片在75℃，真空度-0.1Mpa-0.07Mpa环境下，干燥70min；然后经熔喷成型技术将得到聚乳酸超细纤维非织造材料直接喷射在粗旦石灰石长丝层表面，形成一种非织造复合材料，然后将其利用网帘直接传送到以面与面接触的双网帘里面进行热轧，增加其贴合度，热轧温度为160℃，双网帘速度为3.5m/min；其中制备共混切片的具体步骤为：将聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯混合后采用电加热至220℃形成聚熔体，然后将粉煤灰混入聚熔体内，采用三片涡轮式机械式搅拌器，在400r/min的条件下均匀搅拌，在搅拌的过程中以0.6-1.6℃/min的降温速率降温形成共混切片；
（3）成卷制得防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料。
实施例5
本实施例的超细纤维聚乳酸纤维层的原料包括粉煤灰、聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯，其中粉煤灰所占的质量分数60%，聚乳酸所占的质量分数为27%，经茂金属改性的聚丙烯所占的质量分数为9%，聚乙二醇所占的质量分数为4%。
本实施例的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）粗旦石灰石长丝层的准备：将粗旦石灰石长丝层平铺平整；
（2）超细纤维聚乳酸纤维层的制备和在线复合：将步骤（1）中的粗旦石灰石长丝层铺放在熔喷纺丝模头下面，其纺丝模头的机头温度为235℃，热风温度为235℃，接收距离为8-12cm，然后以粉煤灰和经聚乙二醇改性的聚乳酸以及经茂金属改性的聚丙烯进行均匀共混，形成共混切片，共混切片在65℃，真空度-0.1Mpa-0.07Mpa环境下，干燥85min；然后经熔喷成型技术将得到聚乳酸超细纤维非织造材料直接喷射在粗旦石灰石长丝层表面，形成一种非织造复合材料，然后将其利用网帘直接传送到以面与面接触的双网帘里面进行热轧，增加其贴合度，热轧温度为150℃，双网帘速度为3.5m/min；其中制备共混切片的具体步骤为：将聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯混合后采用电加热至180℃形成聚熔体，然后将粉煤灰混入聚熔体内，采用三片涡轮式机械式搅拌器，在400r/min的条件下均匀搅拌，在搅拌的过程中以0.6-1.6℃/min的降温速率降温形成共混切片；
（3）成卷制得防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具有防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）粗旦石灰石长丝层的准备：将粗旦石灰石长丝层平铺平整；
（2）超细纤维聚乳酸纤维层的制备和在线复合：将步骤（1）中的粗旦石灰石长丝层铺放在熔喷纺丝模头下面，以粉煤灰和经聚乙二醇改性的聚乳酸以及经茂金属改性的聚丙烯进行均匀共混，形成共混切片，共混切片干燥后熔喷成型将得到的聚乳酸超细纤维非织造材料直接喷射在粗旦石灰石长丝层表面，形成一种非织造复合材料，然后将非织造复合材料利用网帘直接传送到以面与面接触的双网帘里面进行热轧，增加其贴合度；
（3）成卷制得防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料；
所述步骤（2）中制备共混切片的具体步骤为：将聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯混合后加热到170-230℃形成聚熔体，然后将粉煤灰混入聚熔体内并均匀搅拌，在搅拌的过程中降温形成共混切片；
所述非织造复合材料包括粗旦石灰石长丝层和由熔喷工艺制备的超细纤维聚乳酸纤维层，所述超细纤维聚乳酸纤维层为粉煤灰、经聚乙二醇改性的聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯熔喷超细纤维材料，所述粗旦石灰石长丝层为石灰石和热塑性高分子聚合物经聚合物熔体挤出成型工艺制成的长丝基纤维材料。
2.根据权利要求1所述的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，其特征在于：所述超细纤维聚乳酸纤维层的原料包括粉煤灰、聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯，其中粉煤灰所占的质量分数58%-76%，聚乳酸所占的质量分数为15%-27%，经茂金属改性的聚丙烯所占的质量分数为6%-10%，聚乙二醇所占的质量分数为3%-5%。
3.根据权利要求2所述的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，其特征在于：所述超细纤维聚乳酸纤维层的面密度为222g/m2，厚度为0.28mm，孔隙率为85%~92%。
4.根据权利要求1所述的防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，其特征在于：所述粗旦石灰石长丝层的原料为石灰石和热塑性高分子聚合物，粗旦石灰石长丝层的纤维细度为1.5~6.6D。
5.根据权利要求1所述的具有防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）将聚乙二醇、聚乳酸和经茂金属改性的聚丙烯混合后加热的方式为电加热，搅拌采用机械式搅拌器，机械式搅拌器为三片涡轮式，机械搅拌器的转速200-800r/min，所述降温的速度为每分钟0.6-1.6℃。
6.根据权利要求1所述的具有防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中干燥的具体操作为：将共混切片置于温度为65-75℃，真空度-0.1Mpa-0.07Mpa环境下，干燥60-90min。
7.根据权利要求1所述的具有防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中熔喷成型机头温度为235℃，热风温度为235℃，接收距离为8-12cm。
8.根据权利要求1所述的具有防水透湿的可降解纤维基非织造复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中双网帘的热轧温度为150℃-160℃，速度为3.5m/min。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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