CN110699857A - 吸水熔喷无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种吸水熔喷无纺布及其制备方法。首先，制备由聚丙烯和亲水剂组成的第一聚合物共混母粒和由表面改性的纳米二氧化硅、聚酯弹性体和聚丙烯组成的第二聚合物共混母粒，然后分别经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，从螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，冷却成网收集得到吸水熔喷无纺布。所述吸水熔喷无纺布中的纤维结构为并列型结构，所述吸水熔喷无纺布呈现出微纳米尺度的螺旋纤维结构，具有三维立体卷曲蓬松的纤维结构特征，具备优异的吸水性能和机械性能。

Description

吸水熔喷无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织材料技术领域，尤其涉及一种吸水熔喷无纺布及其制备方法。
背景技术
熔喷法是将聚合物直接制备成网的非织造布加工技术，其作用原理主要为利用高速高温气流通过喷吹将聚合物熔体逐渐凝固成熔体细流进而获得超细纤维。熔喷法非织造材料主要用作复合材料、过滤材料、保暖材料、卫生用品、吸油材料及电池隔膜等，广泛应用于如医疗卫生、过滤材料、环境保护、工业等领域。
目前，熔喷无纺布主要以聚丙烯为原料，但是由于聚丙烯为大分子结构，不含亲水性基团，且结构致密，缺少孔隙，致使未经处理的聚丙烯熔喷无纺布亲水性较差，因此如果要将聚丙烯无纺布应用于吸水材料领域，就需要对聚丙烯熔喷非织造布进行有效的亲水处理。另外，熔喷无纺布在使用过程中常常会因受到拉伸、摩擦、撕裂、压缩等各种外力作用而产生变形破损，在实际应用中，熔喷无纺布在承受外加载荷时形变能力的强弱将直接影响到其使用范围以及产品寿命等。
申请号为CN201910151763.9的发明专利公开了一种新型纺丝水刺非织造材料及其生产方法，将熔喷无纺布进行转鼓水刺或平网水刺处理，以及用渗透剂JFC对无纺布进行亲水整理，所制备的非织造材料纤维细而软，具有良好吸水性和吸油性，但是该方法制备的无纺布的机械性能没有得到提升，且由于水刺工艺，所制备的无纺布的重复使用性能不佳。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种吸水熔喷无纺布及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种吸水熔喷无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备聚合物母粒：
S11、将聚丙烯和亲水剂按预定比例混合均匀，然后干燥处理，制备第一聚合物共混母粒；
S12、将表面改性的纳米二氧化硅、聚酯弹性体和聚丙烯按预定比例混合均匀，干燥处理，制备第二聚合物共混母粒；
S2、双组份熔融纺丝：将所述第一聚合物共混母粒和所述第二聚合物母粒分别经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，通过两个挤压器将熔融的聚合物从复合纺丝喷丝板组件的螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，形成卷曲螺旋结构的共混初生纤维；
S3、后处理：将所述初生纤维在5～20℃空气下冷却成网，以预定接收距离，在收集装置上收集得到吸水熔喷无纺布。
优选的，所述亲水剂为磺化聚醚砜。
优选的，在步骤S1中，所述聚丙烯和所述亲水剂的质量百分比为96～98％：2～4％。
优选的，所述第二聚合物母粒中，所述改性纳米二氧化硅、所述聚酯弹性体和所述聚丙烯的质量百分比为1～2％：15～30％：68～84％。
优选的，所述第一聚合物与所述第二聚合物的质量比例为30～50％：50～70％。
优选的，所述吸水熔喷无纺布中的纤维结构为并列型结构；所述聚合物共混母粒为粉末状。
优选的，所述聚酯弹性体的熔融密度为1.2g/cm3。
优选的，所述聚丙烯的熔融指数为1100～1300g/10min，熔融密度为0.9g/cm3。
优选的，在步骤S2中，所述无纺布的纤维直径为0.1～10μm，所述无纺布的重量为10～200g/m2。
优选的，在步骤S3中，所述接收距离为10～20cm。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种吸水熔喷无纺布，由上述制备方法制备得到。该吸水熔喷无纺布由聚丙烯和亲水剂组成的第一聚合物和由表面改性的纳米二氧化硅、聚酯弹性体和聚丙烯组成的第二聚合物构成卷曲螺旋的并列型复合纤维结构，其中第一聚合物与所述第二聚合物的质量比例为30～50％：50～70％。该吸水熔喷无纺布在吸水材料领域具有巨大的应用潜力。
有益效果
1.本发明提供的吸水熔喷无纺布的制备方法，第一聚合物中将一定比例的亲水剂磺化聚醚砜添加到疏水性高分子聚丙烯的纤维中，亲水基团增多，使得无纺布的吸水性能显著提升。
2.本发明提供的吸水熔喷无纺布的制备方法，第二聚合物中将两种高聚物复合纺丝，基于两种高聚物收缩性能的不同，经拉伸定型松弛后，纤维出现螺旋形态，表现出较好的蓬松性，使得所制备的无纺布柔软蓬松，形成三维立体螺旋纤维结构，为所述吸水熔喷无纺布提供了大量的空腔，显著提高了纤维的比表面积，这对提高所述吸水熔喷无纺布的吸水量、重复使用性能具有重要作用，与一般传统合成纤维相比，具有更好的吸水性能。
3.本发明提供的吸水熔喷无纺布的制备方法，第二聚合物中将表面改性的纳米二氧化硅与聚合物共混熔融纺丝，改善并且优化纤维的综合性能，得到机械强度优异的螺旋卷曲结构纤维，使得所制备的复合纤维无纺布的机械性能得到显著提升，具备优异的抗冲击能力，进而具备良好的重复使用性能。
4.本发明提供的吸水熔喷无纺布的纤维结构为并列型，通过双组份熔喷工艺，基于不同组份的特点不同，制备得到性能互补的复合纤维，即在所述复合纤维单丝中，第一聚合物纤维主要起到提高吸水性能的作用；第二聚合物纤维中由于两种收缩性能不同的聚合物共混熔融形成了三维螺旋结构的纤维，加之引入了表面改性的纳米二氧化硅颗粒，使得三维螺旋结构的纤维机械强度得到了显著提升，主要充当所述无纺布的三维支撑骨架，显著提高了纤维的比表面积，协同促进了吸水性能的提升，因此制备的无纺布在力学性能得到显著提升的同时，还具备优异的吸水性能。
5.本发明提供的聚合物共混母粒呈粉末状，聚合物之间可以充分接触，以提高聚合物的混合均匀程度，高温熔融后共混的聚合物之间充分接触，形成混合均匀的熔融态，有利于螺旋纤维的形成。
6.本发明提供的吸水熔喷无纺布具有微纳米尺度的纤维直径、较高的孔隙率和较好的弹性，及其螺旋卷曲的三维结构，在吸水材料领域具有巨大的应用潜力。
附图说明
图1为实施例1制备的吸水熔喷无纺布的电镜图，尺寸为10μm。
图2为实施例1制备的吸水熔喷无纺布实物图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
一种吸水熔喷无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备聚合物母粒：
S11、将聚丙烯和亲水剂按预定比例混合均匀，然后干燥处理，制备第一聚合物共混母粒；
S12、将表面改性的纳米二氧化硅、聚酯弹性体和聚丙烯按预定比例混合均匀，干燥处理，制备第二聚合物共混母粒；
S2、双组份熔融纺丝：将所述第一聚合物共混母粒和所述第二聚合物母粒分别经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，通过两个挤压器将熔融的聚合物从螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，形成卷曲螺旋结构的共混初生纤维；
S3、后处理：将所述初生纤维在5～20℃空气下冷却成网，以预定接收距离，在收集装置上收集得到吸水熔喷无纺布。
实施例及对比例中物性测试方法如下：
1)无纺布的强度采用JISL1018方法测试；
2)无纺布吸水速度用ASTMD1044方法测试；
3)无纺布吸水量用JISL1018方法测试。
下面结合实施例1-12及对比例1-3对本发明提供的一种吸水熔喷无纺布的制备方法进行说明：
实施例1
一种吸水熔喷无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备聚合物母粒：
S11、将聚丙烯(PP)和亲水剂磺化聚醚砜(SPES)混合均匀，然后烘干处理，制备第一聚合物共混母粒粉末；其中，PP和SPES质量百分比为98％：2％；所述聚丙烯的熔融指数为1100g/10min，熔融密度为0.9g/cm3；
S12、将表面改性的纳米二氧化硅颗粒与干燥的热塑性聚酯弹性体(TPEE)和聚丙烯(PP)用高速混合机混合均匀，制备得到第二聚合物母粒粉末；其中，所述聚酯弹性体的熔融密度为1.2g/cm3；所述第二聚合物母粒中，纳米SiO2、TPEE和PP的质量百分比为1％：15％：84％。
S2、熔融纺丝：将所述第一聚合物共混母粒粉末和所述第二聚合物母粒粉末分别经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，通过两个挤压器将熔融的聚合物从螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，形成共混初生纤维；其中，所述第一聚合物共混母粒粉末的分段控温反应过程中，螺杆挤出机加料段、熔融段、模头段的温度分别设定为240℃、245℃、250℃；所述第二聚合物母粒粉末的分段控温反应过程中，螺杆挤出机加料段、熔融段、模头段的温度分别设定为250℃、255℃、260℃；其中，所述第一聚合物共混粉末与所述第二聚合物粉末的质量比例为50％：50％。
S3、冷却成网：将所述初生纤维在20℃空气下冷却成网，以10cm的接收距离，在收集装置上收集得到吸水熔喷无纺布，纤维呈现趋于中间平均分割的并列型结构。
需要注意的是：螺杆挤出机加料段、熔融段、模头段的温度设定的原则为：在保持前段温度的基础上略微升高温度，这样既能提高熔体的流动性有利于纺丝加工；又不会升温太快，致使原料发生降解。
对比例1
一种吸水熔喷无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备聚合物母粒：将聚丙烯(PP)和亲水剂磺化聚醚砜(SPES)混合均匀，然后烘干处理，制备聚合物共混母粒粉末；其中，PP和SPES质量百分比为98％：2％；所述聚丙烯的熔融指数为1100g/10min，熔融密度为0.9g/cm3。
S2、熔融纺丝：将所述聚合物共混母粒粉末经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，从螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，形成共混初生纤维；其中，所述聚合物共混母粒粉末的分段控温反应过程中，螺杆挤出机加料段、熔融段、模头段的温度分别设定为240℃、245℃、250℃。
S3、冷却成网：将所述初生纤维在20℃空气下冷却成网，以10cm的接收距离，在收集装置上收集得到吸水熔喷无纺布。
对比例2
一种吸水熔喷无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备聚合物母粒：将表面改性后的纳米二氧化硅颗粒与干燥的TPEE和PP用高速混合机混合均匀，制备得到第二聚合物母粒粉末；其中，所述聚酯弹性体的熔融密度为1.2g/cm3；纳米SiO2、TPEE和PP的质量百分比为1％：15％：84％。
S2、熔融纺丝：将所述聚合物母粒粉末经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，从螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，形成共混初生纤维；其中，所述聚合物母粒粉末的分段控温反应过程中，螺杆挤出机加料段、熔融段、模头段的温度分别设定为250℃、255℃、260℃。
S3、冷却成网：将所述初生纤维在20℃空气下冷却成网，以10cm的接收距离，在收集装置上收集得到吸水熔喷无纺布。
对比例3
一种吸水熔喷无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备聚合物母粒：
S11、将聚丙烯(PP)烘干处理，制备第一聚合物母粒粉末；其中，所述聚丙烯的熔融指数为1100g/10min，熔融密度为0.9g/cm3；
S12、将表面改性后的纳米二氧化硅颗粒与干燥的TPEE和PP用高速混合机混合均匀，制备得到第二聚合物母粒粉末；其中，所述聚酯弹性体的熔融密度为1.2g/cm3；纳米SiO2、TPEE和PP的质量百分比为1％：15％：84％。
S2、熔融纺丝：将所述第一聚合物母粒粉末和所述第二聚合物母粒粉末分别经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，通过两个挤压器将熔融的聚合物从螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，形成共混初生纤维；其中，所述第一聚合物共混母粒粉末的分段控温反应过程中，螺杆挤出机加料段、熔融段、模头段的温度分别设定为240℃、245℃、250℃；所述第二聚合物母粒粉末的的分段控温反应过程中，螺杆挤出机加料段、熔融段、模头段的温度分别设定为250℃、255℃、260℃；其中，所述第一聚合物共混粉末与所述第二聚合物粉末的质量比例为50％：50％。
S3、冷却成网：将所述初生纤维在20℃空气下冷却成网，以10cm的接收距离，在收集装置上收集得到吸水熔喷无纺布。
表1为实施例1及对比例1-3的性能参数
实施例 无纺布强度 吸水速度 吸水量
实施例1 4.0Kg/inch 11.2s 583.4g/g
对比例1 1.0Kg/inch 12.6s 520.7g/g
对比例2 5.7Kg/inch 301s 3.1g/g
对比例3 4.0Kg/inch 300s 2.9g/g
对比例1为第一聚合物单独制备的熔喷无纺布，对比例2为第二聚合物单独制备的熔喷无纺布，对比例3为不加亲水剂的熔喷无纺布，将三者与实施例1所制备的无纺布的性能进行比较，结合表1和图1-2进行分析，结果如下：
对比例1有较好的吸水性能，但是机械性能较弱；对比例2的机械性能突出，但是吸水性能不佳；对比例3的机械性能优异，但是吸水性能较弱。
实施例1制备的无纺布的吸水性能和机械性能均较高，这主要是由于本发明通过双组份熔喷工艺，利用第一聚合物和第二聚合物不同组份的特点，制备出性能互补的复合纤维，具备优异的综合性能。
对比例1在相同的条件下形成的熔喷纤维中，没有螺旋结构的纤维出现，表面在熔喷纺丝过程中，PP和SPES没有相互缠绕，纤维呈现直线型形态。在实施例1中，PP属于热塑性高聚物，TPEE属于弹性高聚物，两组份的收缩量差异巨大，TPEE纤维缠绕在PP纤维上，在径向产生螺旋状的卷曲，形成螺旋结构的纤维，且纤维直径较细，如图1所示。从图2中可以看出，本发明实施例1所制备的无纺布实物呈现白色。
实施例2-3
与实施例1的不同之处在于：PP和SPES质量百分比不同，由表2所示，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
表2为实施例1-3中PP和SPES质量百分比的设置
实施例 PP：SPES 吸水速度 吸水量
实施例1 98％：2％ 11.2s 583.4g/g
实施例2 97％：3％ 10.5s 635.7g/g
实施例3 96％：4％ 6.3s 683.2g/g
本发明将亲水剂磺化聚醚砜添加到疏水性高分子聚丙烯的纤维中，纤维中的亲水基团增多，纤维的吸水性能得到了显著提升。
由于SPES的熔点高于聚丙烯，所以共混聚合物的熔融温度要高于聚丙烯的熔点。但是当聚合物熔体温度过高时，共混聚合物熔体会发生降解。所以本发明将PP：SPES的比例设置在96～98％：2～4％，优选比例为96％：4％。在这个比例范围内，本发明制备的无纺布具备优异的吸水性能。
实施例4-6
与实施例1的不同之处在于：第二聚合物母粒中TPEE和PP质量百分比不同，由表3所示，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
表3为实施例4-6中TPEE和PP质量百分比的设置
实施例 TPEE：PP 无纺布强度 吸水速度 吸水量
实施例1 15％：84％ 4.0Kg/inch 11.2s 583.4g/g
实施例4 20％：79％ 4.3Kg/inch 11.0s 596.2g/g
实施例5 25％：74％ 4.4Kg/inch 10.9s 607.3g/g
实施例6 30％：69％ 4.7Kg/inch 11.7s 591.5g/g
本发明将热塑性聚酯弹性体(TPEE)和热塑性聚丙烯(PP)共混进行熔喷纺丝，在纺丝成型过程中，两种不同组份的高聚物相互混合，由于各组份不同的分子结构和微观形态会产生不同的收缩量，在纤维截面上产生强烈的纵向应力，使纤维发生偏离其纵轴的扭转，形成螺旋结构的卷曲，制备出了具有螺旋结构的微纳米纤维。
本发明采用的原料聚合物中，TPEE是含有聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。TPEE中的硬段分布在软段组成的基质中，当受到应力时，硬段起到骨架作用，分散到整个体系中，软段提供空间，使TPEE链段可以运动。因此，TPEE具有良好的弹性及回复性能；PP作为线型高聚物，分子结构紧密规整，具有较高的结晶度，弹性回复性不佳，因此PP和TPEE两种不同聚合物的收缩性能差异很大。
随着TPEE和PP共混聚合物中TPEE质量百分比的增大，纤维的螺旋形貌发生变化。当TPU质量百分比从15％增加到30％的过程中，形成无纺布的纤维网中螺旋纤维的数量呈现先增加然后逐渐减少的趋势，且纤维的螺旋程度也呈现先增加后逐渐降低的趋势。当TPEE和PP质量百分比为25％：75％时，所制备的无纺布中纤维的螺旋结构和螺旋程度都达到比较好的状态，因此，本发明中TPEE和PP质量百分比优选为25％：75％。
在本发明制备的吸水熔喷无纺布中，热塑性聚酯弹性体(TPEE)和热塑性聚丙烯(PP)共混而成的螺旋结构纤维，由于TPEE具备优异的机械性能和高弹性，赋予制备得到的复合纤维具备高弹性的综合性能，使得所制备的无纺布在使用过程中承受外加载荷时形变能力强，耐拉伸耐磨损，且对提高所述吸水熔喷无纺布的重复使用性能具有重要作用。
实施例7
与实施例1的不同之处在于：第二聚合物母粒中纳米二氧化硅的质量百分比为2％，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
经过性能测试，实施例7制备的纤维无纺布的强度大于实施例1制备的无纺布，吸水性能差异不是很大。这主要时由于纳米二氧化硅由于其无机刚性及高比表面积的特点，可用于提高复合材料的机械性能。但是纳米二氧化硅颗粒羟基含量高、极易聚集，简单共混很难均匀分散到聚合物基体中，而且在纳米二氧化硅和聚合物共混体系中，组分间的界面结合情况和分散相的形态结构及分散情况直接影响共混体系的力学性能，因此需要对纳米二氧化硅表面进行改性处理，使之均匀分散便于熔融共混纺丝。本发明中，第二聚合物纤维中引入了改性的纳米二氧化硅，使之均匀分散在纤维内部，优化了纤维的机械性能，得到机械强度优异的螺旋结构纤维。
实施例8-9
与实施例1的不同之处在于：所述第一聚合物母粒与所述第二聚合物母粒的质量比例不同，由表4所示，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
表4为实施例1及实施例8-9中所述第一聚合物与第二聚合物的质量比例的设置
实施例 第一聚合物：第二聚合物 无纺布强度 吸水速度 吸水量
实施例1 50％:50％ 4.0Kg/inch 11.2s 583.4g/g
实施例8 30％:70％ 4.7Kg/inch 12.4s 541.9g/g
实施例9 40％:60％ 4.4Kg/inch 11.8s 570.3g/g
通过双组份熔喷工艺，利用不同组份的特点，制备出性能互补的并列型复合纤维。本发明制备的并列型复合纤维单丝中，由于第一聚合物和第二聚合物的组成不同，致使两者的收缩性产生差异，在两者熔融纺丝过程中形成卷曲形态的纤维，且具有良好的弹性及弹性回复性。
其中，第一聚合物纤维主要起到提高吸水性能的作用；第二聚合物纤维中由于两种收缩性能不同的聚合物共混熔融形成了三维螺旋结构的纤维，加之引入了纳米二氧化硅颗粒，使得三维螺旋结构的纤维机械强度得到了显著提升，主要充当所述无纺布的三维支撑骨架，使得纤维立体蓬松，纤维内部孔隙密度增大，吸纳空间增大，协同促进吸水性能，由此可以看出第一聚合物纤维和第二聚合物纤维两者性能互补，且复合形成卷曲螺旋的纤维结构，使得所制备的无纺布的力学性能显著增强的同时具备优异的吸水性能。
本发明提供的制备方法中，增加亲水功能的第一聚合物与充当三维支撑弹性骨架的第二聚合物的比例设置在30～50％：50～70％，在这个比例范围内，所制备的无纺布的综合性能最佳。
实施例10
与实施例1的不同之处在于：所述聚丙烯的熔融指数不同，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
表5为实施例1及实施例10中所述聚丙烯的熔融指数的设置
实施例 熔融指数 无纺布强度 吸水速度 吸水量
实施例1 1100 4.0Kg/inch 11.2s 583.4g/g
实施例10 1300 4.5Kg/inch 8.2s 627.5g/g
熔融指数对熔喷加工的影响很大，它直接制约着熔喷聚合物的流动性能。在熔喷的加工过程中，温度较高时，高聚物大分子链活化程度提高，具体表现为熔体粘度下降。
不同熔融指数的PP与TPEE形成的共混体系的熔融指数是不一样的，本发明提供的制备方法中，熔融指数为1300g/10min的PP与TPEE共混可以制得形貌最佳的熔喷螺旋结构纤维，且制备的无纺布具备三维螺旋立体卷曲的纤维结构，进而使得无纺布的吸水性能提升，吸水储纳量增大。
实施例11-12
与实施例1的不同之处在于：接收距离不同，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
表6为实施例1及实施例11-12中所述聚丙烯的熔融指数的设置
实施例 接收距离 无纺布强度 吸水速度 吸水量
实施例1 10cm 4.0Kg/inch 11.2s 583.4g/g
实施例11 15cm 4.0Kg/inch 9.8s 602.1g/g
实施例12 20cm 3.9Kg/inch 11.8s 576.9g/g
接收距离低于10cm时，形成的纤维网存在团聚块状，这主要是由于纤维尚未完全冷却固化，纤维之间相互粘连比较严重，无法形成连续的纤维状结构。接收距离大于20cm时，纤维基本固化，纤维之间的粘合极差。在本发明提供的制备方法中，接收距离设置在10～20cm，当接收距离在15cm左右可以产生结构和形貌较为良好的螺旋结构纤维，而且具备较好的强度和吸水性能，因此优选接收距离为15cm。
需要注意的是：熔喷工艺参数对PP和TPEE共混聚合物的螺旋纤维的形成有一定的影响。随着聚合物熔体温度、熔体流量、高温气流压力以及高温气体的温度的变化，所得到纤维的螺旋结构形貌不同。因此，需要将工艺参数设置在合适的范围内，PP熔体才能和TPEE熔体很好的相结合，使得纤维形成良好的卷曲和螺旋结构。且本发明采用螺旋型喷嘴来制备纤维无纺布，螺旋型喷嘴所形成的气流场更有利于螺旋结构的形成，因此制备的纤维网中含有的螺旋结构纤维的数量较常规喷嘴多。其中，所述螺旋形喷嘴在喷丝孔四周有六个呈一定角度螺旋型排列的气孔，六股气流从气孔喷出后，具有各自的旋转区域，并且逐渐汇聚为一股气流，汇聚后在一段距离内仍保持旋转的特点；在距离喷嘴较远处的流场远端，气流的旋转特点消失，最终合并为一股向外发散的气流并快速衰减；由此所形成的气流场更有利于螺旋纤维的形成。
本发明制备的吸水熔喷无纺布的纤维直径为0.1～10μm，重量为10～200g/m2。与传统无纺布相比，本发明制备的吸水熔喷无纺布在引入亲水剂进行无纺布吸水性能的改良，具体采用将一定比例的亲水剂磺化聚醚砜添加到疏水性高分子聚丙烯的纤维中，亲水基团增多，纤维的吸水性能显著提升；另外，本发明制备了具有螺旋结构的微纳米纤维无纺布，为所述无纺布的三维立体结构中提供了大量的空腔，大幅度提高了纤维的比表面积，这对提高三维结构无纺布的吸水量、重复使用性能具有重要作用。
综上所述，本发明提供了一种吸水熔喷无纺布及其制备方法。首先，制备由聚丙烯和亲水剂组成的第一聚合物共混母粒和由表面改性的纳米二氧化硅、聚酯弹性体和聚丙烯组成的第二聚合物共混母粒，然后分别经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，从螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，冷却成网收集得到吸水熔喷无纺布。所述吸水熔喷无纺布中的纤维结构为并列型复合纤维结构，所述吸水熔喷无纺布呈现出微纳米尺度的螺旋纤维结构，具有三维立体卷曲蓬松的纤维结构特征，具备优异的吸水性能和机械性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、制备聚合物母粒：
S11、将聚丙烯和亲水剂按预定比例混合均匀，然后干燥处理，制备第一聚合物共混母粒；
S12、将表面改性的改性纳米二氧化硅、聚酯弹性体和聚丙烯按预定比例混合均匀，干燥处理，制备第二聚合物共混母粒；
S2、双组份熔融纺丝：将所述第一聚合物共混母粒和所述第二聚合物母粒分别经过螺杆挤出机分段控温反应加热熔融，通过两个挤压器将熔融的聚合物从复合纺丝喷丝板组件的螺旋型喷嘴中喷出，通过高温气流高速牵伸后，形成卷曲螺旋结构的共混初生纤维；
S3、后处理：将所述初生纤维在5～20℃空气下冷却成网，以预定接收距离，在收集装置上收集得到吸水熔喷无纺布。
2.根据权利要求1所述的吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述亲水剂为磺化聚醚砜。
3.根据权利要求1所述的吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述第一聚合物母粒中，所述聚丙烯和所述亲水剂的质量百分比为96～98％：2～4％。
4.根据权利要求1所述的吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述第二聚合物母粒中，所述改性纳米二氧化硅、所述聚酯弹性体和所述聚丙烯的质量百分比为1～2％：15～30％：68～84％。
5.根据权利要求1所述的吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述第一聚合物与所述第二聚合物的质量比例为30～50％：50～70％。
6.根据权利要求1所述的吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述聚合物共混母粒呈粉末状；所述吸水熔喷无纺布中的纤维结构为并列型结构。
7.根据权利要求1所述的吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述聚酯弹性体的熔融密度为1.2g/cm3；所述聚丙烯的熔融指数为1100～1300g/10min，熔融密度为0.9g/cm3。
8.根据权利要求1所述的吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述无纺布的纤维直径为0.1～10μm，所述无纺布的重量为10～200g/m2。
9.根据权利要求1所述的吸水熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述接收距离为10～20cm。
10.一种吸水熔喷无纺布，其特征在于：所述吸水熔喷无纺布为根据权利要求1-9中任一权利要求所述的吸水熔喷无纺布的制备方法制备得到，由聚丙烯和亲水剂组成的第一聚合物和由表面改性的纳米二氧化硅、聚酯弹性体和聚丙烯组成的第二聚合物构成卷曲螺旋的并列型纤维结构，其中所述第一聚合物与所述第二聚合物的质量比例为30～50％：50～70％。
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