CN111020885A - 一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无纺布的制备领域,提供一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,解决现有技术的防水透气无纺布制备工艺复杂、所用原料组分多的问题,包括以下制备步骤:(1)聚氨酯溶液的配置;(2)添加碳纳米管:在步骤(1)得到的聚氨酯溶液中添加碳纳米管,并进行超声波分散处理1‑2h,得到改性的聚氨酯溶液;(3)静电纺丝;(4)烘干处理。
Description
技术领域
本发明涉及无纺布的制备领域,尤其涉及一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法。
背景技术
由于聚氨酯具有独特的柔韧性、耐磨性、耐菌性和耐溶剂性而被广泛应用于中高档织物的涂层。近年来,随着聚氨酯微孔涂层织物和水性聚氨酯薄无纺布织物的开发,采用溶剂/非溶剂技术、干法涂层技术、高沸点有机液滴技术和熔融挤出成型等方法制备出的具有防水透气性能的聚氨酯薄无纺布在军用、高档服装和医疗用纺织品已有着广泛的应用。但在实际生产过程中,上述方法存在着过程较为繁琐、透气性能低(通常在0.05cm3/cm2/s)、生产成本较高、环境污染严重等缺点,而需要进一步改进。
中国专利申请号03116761.6公开了一种熔喷成网制造聚氨酯弹性无纺布的方法和装置,包括如下步骤:将聚氨酯粒子喂入螺杆挤压机内,在180~260℃下经加热、熔融后,从模头的喷丝孔挤出,由喷丝孔两侧的热气流的喷吹,熔体被拉伸形成超细纤维,自粘合形成本发明的聚氨酯弹性无纺布。采用该方法值得的无纺布弹性较佳,但防水透气性较低。
中国专利申请号201810555771.5公开了一种防水透气敷料用无纺布的制备方法,包括以下步骤:(1)将聚乳酸纤维10-22份、黄麻纤维10-15份、竹原纤维5-10份、聚氨酯纤维7-10份、碳纤维8-10份用无菌水洗涤后,混合均匀,在75-80℃的无菌水中保温软化约12-16h,然后取出纤维混合物在65℃烘干备用;(2)将步骤(1)中的软化纤维混合物进行超声打断,同时加入软化剂1-4份,制成超短纤维混合物;(3)将肉豆蔻基甜菜碱1-4份、马来酸酐接枝聚丙烯3-6份、三甲铵乙内酯1-2份、乙酰基柠檬酸三正己酯2-5份、黄磷脂质2-6份、硼酸锌1-2份、二氧化钛1-3份混合注入真空反应炉,加热至110-115℃后,加入稳定剂1-4份,然后抽真空至5*10-8Pa,保温反应120-180min,然后恢复至45-50℃、常压备用;(4)将步骤(2)中的超短纤维混合物加入至步骤(3)中的反应物中,搅拌均匀后减压消泡;(5)将步骤(4)的产物平铺于纤维网模板上,在频率50kHz超声波下振荡20-21min,沉降15min,然后在频率15kHz超声波下振荡5-6min,沉降30-31min,制得复合纤维网;(6)将步骤(5)的复合纤维网进行雾化水刺处理,制得水刺纤维网;(7)将步骤(6)的水刺纤维网无菌水洗涤、烘干、切割、灭菌、包装即得成品。采用上述方法得到的无纺布防水透气性能佳,但其原材料组分多,制备工艺较为复杂。
发明内容
因此,针对以上内容,本发明提供一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,解决现有技术的防水透气无纺布制备工艺复杂、所用原料组分多的问题。
为达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)聚氨酯溶液的配置:所述聚氨酯溶液由以下重量份的各原料组成:聚氨酯8~15重量份,溶剂85~92重量份,所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基乙酰胺,四氢呋喃,N-甲基吡咯烷酮,二氯甲烷,二氯乙烷,三氯甲烷,一氯甲烷,苯以及甲苯中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物;
(2)添加碳纳米管:在步骤(1)得到的聚氨酯溶液中添加碳纳米管,并进行超声波分散处理1-2h,得到改性的聚氨酯溶液;
(3)静电纺丝:采用静电纺丝装置进行纺丝,所述静电纺丝装置包括电源、注射泵、喷丝头、收集装置,所述喷丝头设置在注射泵出口处,所述收集装置设置在喷丝头下方,所述电源与注射泵电连接,将上述改性的聚氨酯溶液送入注射泵中,调节喷丝头到收集装置之间距离在10-20cm,启动静电纺丝装置进行静电纺丝,静电纺丝时电压为15~25kV,静电纺丝过程中温度为15-35℃,在收集装置上得到无纺布;
(4)烘干处理。
进一步的改进是:步骤(2)中碳纳米管的用量占聚氨酯溶液的10-15wt%。
进一步的改进是:所述收集装置为纳米纤维无纺布。
进一步的改进是:所述喷丝头为100-1000个,各所述喷丝头均匀间隔排布,所述改性的聚氨酯溶液通过各喷丝头喷到收集装置上。
进一步的改进是:所述纳米纤维无纺布与分布在其上的无纺布一通送入烘箱进行烘干处理。
进一步的改进是:所述烘箱的温度控制在70-80℃。
通过采用前述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明的透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布,采用静电纺丝装置进行静电纺丝,制备工艺较为简单。
2、采用本发明的制备方法得到的无纺布,既具有优异的透气性能,又具有较好的防水性能,克服了传统的制备方法得到的无纺布无法同时具备该两种性能的缺点。
3、本发明采用的原料物质为改性的聚氨酯溶液,在聚氨酯溶液中添加有碳纳米管,由于碳纳米管中碳原子采取SP2杂化,与聚氨酯溶液混合,可增加制得的无纺布的机械强度,抗拉伸力较高,且碳纳米管具有较佳的导电性能,在静电纺丝过程中可与收集装置紧密贴合;另外,碳纳米管的分子极性很小,因而应用到无纺布中可以增加无纺布的疏水性。
4、本发明采用的原料物质中的聚氨酯具有较多的发泡孔,与另一主料碳纳米管结合,碳纳米管通过超声波分散在聚氨酯溶液中,聚氨酯溶解在溶剂中,再经过静电纺丝处理,基于上述原理得到的无纺布兼具透气效果和防水性能。
附图说明
图1为本发明实施例中静电纺丝装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
若未特别指明,实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者,均在首次出现时标明。
实施例
参考图1,一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)聚氨酯溶液的配置:所述聚氨酯溶液由以下重量份的各原料组成:聚氨酯8重量份,溶剂92重量份,所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺;
(2)添加碳纳米管:在步骤(1)得到的聚氨酯溶液中添加碳纳米管,并进行超声波分散处理2h,得到改性的聚氨酯溶液;碳纳米管的用量占聚氨酯溶液的10-15wt%;
(3)静电纺丝:采用静电纺丝装置进行纺丝,所述静电纺丝装置包括电源1、注射泵2、100个喷丝头3、纳米纤维无纺布收集装置4,各所述喷丝头3均匀间隔设置在注射泵2出口下方,所述纳米纤维无纺布收集装置4设置在喷丝头3下方,所述电源1与注射泵2电连接,将上述改性的聚氨酯溶液送入注射泵2中,调节喷丝头3到收集装置4之间距离在10cm,启动静电纺丝装置进行静电纺丝,所述改性的聚氨酯溶液通过各喷丝头喷到纳米纤维无纺布收集装置上;静电纺丝时电压为15kV,静电纺丝过程中温度为15℃,在纳米纤维无纺布收集装置上得到无纺布;
(4)烘干处理:所述纳米纤维无纺布与分布在其上的无纺布一通送入烘箱进行烘干处理:所述烘箱的温度控制在70℃。
实施例二
一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)聚氨酯溶液的配置:所述聚氨酯溶液由以下重量份的各原料组成:聚氨酯15重量份,溶剂85重量份,所述溶剂为四氢呋喃;
(2)添加碳纳米管:在步骤(1)得到的聚氨酯溶液中添加碳纳米管,并进行超声波分散处理1h,得到改性的聚氨酯溶液;碳纳米管的用量占聚氨酯溶液的15wt%
(3)静电纺丝:采用静电纺丝装置进行纺丝,所述静电纺丝装置包括电源、注射泵、100个喷丝头、纳米纤维无纺布收集装置,所述喷丝头设置在注射泵出口处,所述纳米纤维无纺布收集装置设置在喷丝头下方,所述电源与注射泵电连接,各所述喷丝头均匀间隔排布,将上述改性的聚氨酯溶液送入注射泵中,调节喷丝头到收集装置之间距离在20cm,启动静电纺丝装置进行静电纺丝,所述改性的聚氨酯溶液通过各喷丝头喷到纳米纤维无纺布收集装置上;静电纺丝时电压为15~25kV,静电纺丝过程中温度为35℃,在收集装置上得到无纺布;
(4)烘干处理:所述纳米纤维无纺布与分布在其上的纳米纤维无纺布无纺布一通送入烘箱进行烘干处理:所述烘箱的温度控制在80℃。
实施例三
一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)聚氨酯溶液的配置:所述聚氨酯溶液由以下重量份的各原料组成:聚氨酯10重量份,溶剂90重量份,所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮;
(2)添加碳纳米管:在步骤(1)得到的聚氨酯溶液中添加碳纳米管,并进行超声波分散处理1.5h,得到改性的聚氨酯溶液;碳纳米管的用量占聚氨酯溶液的12wt%
(3)静电纺丝:采用静电纺丝装置进行纺丝,所述静电纺丝装置包括电源、注射泵、100个喷丝头、纳米纤维无纺布收集装置,所述喷丝头设置在注射泵出口处,所述纳米纤维无纺布收集装置设置在喷丝头下方,所述电源与注射泵电连接,各所述喷丝头均匀间隔排布,将上述改性的聚氨酯溶液送入注射泵中,调节喷丝头到收集装置之间距离在15cm,启动静电纺丝装置进行静电纺丝,所述改性的聚氨酯溶液通过各喷丝头喷到纳米纤维无纺布收集装置上;静电纺丝时电压为20kV,静电纺丝过程中温度为20℃,在收集装置上得到无纺布;
(4)烘干处理:所述纳米纤维无纺布与分布在其上的无纺布一通送入烘箱进行烘干处理:所述烘箱的温度控制在75℃。
以上所记载,仅为利用本创作技术内容的实施例,任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化,皆属本创作主张的专利范围,而不限于实施例所揭示者。
Claims (6)
1.一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
(1)聚氨酯溶液的配置:所述聚氨酯溶液由以下重量份的各原料组成:聚氨酯8~15重量份,溶剂85~92重量份,所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基乙酰胺,四氢呋喃,N-甲基吡咯烷酮,二氯甲烷,二氯乙烷,三氯甲烷,一氯甲烷,苯以及甲苯中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物;
(2)添加碳纳米管:在步骤(1)得到的聚氨酯溶液中添加碳纳米管,并进行超声波分散处理1-2h,得到改性的聚氨酯溶液;
(3)静电纺丝:采用静电纺丝装置进行纺丝,所述静电纺丝装置包括电源、注射泵、喷丝头、收集装置,所述喷丝头设置在注射泵出口处,所述收集装置设置在喷丝头下方,所述电源与注射泵电连接,将上述改性的聚氨酯溶液送入注射泵中,调节喷丝头到收集装置之间距离在10-20cm,启动静电纺丝装置进行静电纺丝,静电纺丝时电压为15~25kV,静电纺丝过程中温度为15-35℃,在收集装置上得到无纺布;
(4)烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,其特征在于:步骤(2)中碳纳米管的用量占聚氨酯溶液的10-15wt%。
3.根据权利要求1所述的一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,其特征在于:所述收集装置为纳米纤维无纺布。
4.根据权利要求1所述的一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,其特征在于:所述喷丝头为100-1000个,各所述喷丝头均匀间隔排布,所述改性的聚氨酯溶液通过各喷丝头喷到收集装置上。
5.根据权利要求3所述的一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,其特征在于:所述纳米纤维无纺布与分布在其上的无纺布一通送入烘箱进行烘干处理。
6.根据权利要求5所述的一种透气不透水聚氨酯纳米纤维无纺布的制备方法,其特征在于:所述烘箱的温度控制在70-80℃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200417 |