CN111979760A - 一种防水型无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防水型无纺布及其制备方法，属于无纺布制备技术领域。本发明发酵滤液中含有大量的‑NH2与‑COOH，这些亲水基团覆盖在自制无纺布坯体的纤维表面，使无纺布具有较好的防水性，继续利用丙烯酸乳液和钼酸钠对具有粘性的硅溶胶进行改性，由于硅溶胶中的二氧化硅能够与丙烯酸树脂中的羟基发生交联反应，形成致密网状结构，同时胶态二氧化硅粒子通过‑OH键或‑O‑键与钼酸钠中的阴离子配位体发生配位交联反应，形成溶胶式结构，可以促使二氧化硅有效地填充在无纺布中，降低无纺布的气孔率，使无纺布间层的结构更加致密，进一步提高无纺布的耐磨性能和自粘性能，具有广泛的应用前景。

Description

一种防水型无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防水型无纺布及其制备方法，属于无纺布制备技术领域。
背景技术
目前，无纺布又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成，因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。多采用聚丙烯粒料为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。它是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。
无纺布作为新一代环保材料，可广泛适用于农用薄膜、制鞋、制革、化工、印刷、汽车、建材，家居装饰、床垫被褥、服装服饰、医疗卫生一次性用具、酒店一次性用品以及礼品袋、购物袋、包装袋等诸多领域。
无纺布在使用过成中，存在的比较明显的缺陷就是耐磨性能差，使用一段时间后，其表面会被磨起毛，直接影响无纺布的使用性能和外观。现有无纺布的耐磨改性方法，通常是在无纺布的两个表面贴附上防磨胶，甚至是硬质防磨胶层，虽然起到了防磨的效果，但也失去了无纺布本身的柔软特定，得不到消费者的认可。另外，目前的无纺布还存在防水性差、抗菌能力差、防滑和自粘性能不太好，铺设在家具和地板上的无纺布很容易从表面滑开，使无纺布失去保护功能等缺陷。
因此，研制出一种能够解决上述性能问题的无纺布非常有必要。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种防水型无纺布及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种防水型无纺布及其制备方法。
一种防水型无纺布，是由自制无纺布坯体经混合液浸泡制得，其特征在于：
所述自制无纺布坯体是由聚丙烯纤维热压制得；
所述混合液是由发酵产物和自制硅溶胶制得；
所述发酵产物是由蓖麻油经乙醇溶液提取后的上层油相和污水厂活性污泥混合发酵后制得；
所述自制硅溶胶是由自制反应液和丙烯酸乳液以及钼酸钠制备得到；
所述自制反应液是由无水乙醇、氨水和去离子水以及正硅酸乙酯制得。
一种防水型无纺布的制备方法，具体制备步骤为：
（1）将蓖麻油和乙醇溶液混合水浴，搅拌，得到混合液；
（2）将混合液静置分层，分离得到上层油相，和污水厂活性污泥混合发酵，得到发酵产物；
（3）将无水乙醇、氨水和去离子水混合搅拌反应，再加入正硅酸乙酯和无水乙醇，混合反应，得到自制反应液；
（4）将自制反应液、丙烯酸乳液和钼酸钠混合搅拌反应，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；
（5）取聚丙烯纤维热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；
（6）将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌得到混合液，并用其浸渍自制无纺布坯体，烘干，冷却出料，即得防水型无纺布。
进一步的，具体制备步骤为：
（1）将蓖麻油和乙醇溶液混合装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅中，提高水浴温度，启动搅拌器，搅拌混合，得到混合液；
（2）将混合液移入分液漏斗中，静置分层，分别分离得到上层油相，将上层油相和污水厂活性污泥混合后装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后得到发酵产物；
（3）将无水乙醇、氨水和去离子水混合置于烧杯中，搅拌反应，得到反应液，再向烧杯中加入正硅酸乙酯和无水乙醇，混合反应，得到自制反应液；
（4）将自制反应液、丙烯酸乳液和钼酸钠混合置于烧杯中，继续搅拌反应，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；
（5）取聚丙烯纤维置于热压机中，热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；
（6）将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌，得到混合液，继续将自制无纺布坯体放入带有混合液的烧杯中，浸泡，浸泡后放入烘箱中，烘干，冷却出料，即得防水型无纺布。
进一步的，具体制备步骤为：
（1）按体积比为5:2将蓖麻油和质量分数为90%的乙醇溶液混合装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅中，提高水浴温度为60～70℃，启动搅拌器，以300～400r/min的转速搅拌混合50～60min，得到混合液；
（2）将混合液移入分液漏斗中，在4～6℃的温度下静置分层3～5h，分别分离得到上层油相，将上层油相和污水厂活性污泥按质量比为5:1混合后装入发酵罐中，密封罐口在40～50℃下密封发酵7～9天，发酵结束后得到发酵产物；
（3）按体积比为5：1：2将无水乙醇、质量分数为16%的氨水和去离子水混合置于烧杯中，在温度为32～45℃下搅拌反应10～12min，得到反应液，再向烧杯中加入反应液体积11%的正硅酸乙酯和混合液体积0.2%的无水乙醇，在温度为55～65℃下混合反应1～2h，得到自制反应液；
（4）再按质量比为3：1：1将自制反应液、固含量为49%的丙烯酸乳液和钼酸钠混合置于烧杯中，在温度为85～95℃的条件下继续搅拌反应45～60min，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；
（5）取聚丙烯纤维置于热压机中，在温度为100～120℃、压力为1～3MPa的条件下热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；
（6）按质量比为3：1将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌10～12min，得到混合液，继续将自制无纺布坯体放入带有混合液的烧杯中，在温度为45～65℃下浸泡1～2h，浸泡后放入烘箱中，在温度为75～85℃下烘干1～3h，冷却出料，即得防水型无纺布。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
（1）本发明以自制无纺布坯体为基材，发酵产物作为改性剂，并辅以改性自制硅溶胶等制备得到耐磨防水型无纺布，首先利用蓖麻油和乙醇溶液混合反应得到混合液，再将混合液静置分层，将上层油相和污水厂活性污泥混合后密封发酵，得到发酵产物，发酵产物中含有大量的酯基基团，这些疏水基团覆盖在自制无纺布坯体的纤维表面，使无纺布具有极佳的防水性，继续利用丙烯酸乳液和钼酸钠对具有粘性的硅溶胶进行改性，由于硅溶胶中的二氧化硅能够与丙烯酸树脂中的羟基发生交联反应，形成致密网状结构，同时胶态二氧化硅粒子通过-OH键或-O-键与钼酸钠中的阴离子配位体发生配位交联反应，形成溶胶式结构，可以促使二氧化硅有效地填充在无纺布中，降低无纺布的气孔率，使无纺布间层的结构更加致密，进一步提高无纺布的耐磨性能和自粘性能，具有广泛的应用前景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
按体积比为5:2将蓖麻油和质量分数为90%的乙醇溶液混合装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅中，提高水浴温度为60～70℃，启动搅拌器，以300～400r/min的转速搅拌混合50～60min，得到混合液；将混合液移入分液漏斗中，在4～6℃的温度下静置分层3～5h，分别分离得到上层油相，将上层油相和污水厂活性污泥按质量比为5:1混合后装入发酵罐中，密封罐口在40～50℃下密封发酵7～9天，发酵结束后得到发酵产物；按体积比为5：1：2将无水乙醇、质量分数为16%的氨水和去离子水混合置于烧杯中，在温度为32～45℃下搅拌反应10～12min，得到反应液，再向烧杯中加入反应液体积11%的正硅酸乙酯和混合液体积0.2%的无水乙醇，在温度为55～65℃下混合反应1～2h，得到自制反应液；再按质量比为3：1：1将自制反应液、固含量为49%的丙烯酸乳液和钼酸钠混合置于烧杯中，在温度为85～95℃的条件下继续搅拌反应45～60min，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；取聚丙烯纤维置于热压机中，在温度为100～120℃、压力为1～3MPa的条件下热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；按质量比为3：1将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌10～12min，得到混合液，继续将自制无纺布坯体放入带有混合液的烧杯中，在温度为45～65℃下浸泡1～2h，浸泡后放入烘箱中，在温度为75～85℃下烘干1～3h，冷却出料，即得防水型无纺布。
实例1
按体积比为5:2将蓖麻油和质量分数为90%的乙醇溶液混合装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅中，提高水浴温度为60℃，启动搅拌器，以300r/min的转速搅拌混合50min，得到混合液；将混合液移入分液漏斗中，在4℃的温度下静置分层3h，分别分离得到上层油相，将上层油相和污水厂活性污泥按质量比为5:1混合后装入发酵罐中，密封罐口在40℃下密封发酵7天，发酵结束后得到发酵产物；按体积比为5：1：2将无水乙醇、质量分数为16%的氨水和去离子水混合置于烧杯中，在温度为32℃下搅拌反应10min，得到反应液，再向烧杯中加入反应液体积11%的正硅酸乙酯和混合液体积0.2%的无水乙醇，在温度为55℃下混合反应1h，得到自制反应液；再按质量比为3：1：1将自制反应液、固含量为49%的丙烯酸乳液和钼酸钠混合置于烧杯中，在温度为85℃的条件下继续搅拌反应45min，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；取聚丙烯纤维置于热压机中，在温度为100℃、压力为1MPa的条件下热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；按质量比为3：1将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌10min，得到混合液，继续将自制无纺布坯体放入带有混合液的烧杯中，在温度为45℃下浸泡1h，浸泡后放入烘箱中，在温度为75℃下烘干1h，冷却出料，即得防水型无纺布。
实例2
按体积比为5:2将蓖麻油和质量分数为90%的乙醇溶液混合装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅中，提高水浴温度为65℃，启动搅拌器，以350r/min的转速搅拌混合55min，得到混合液；将混合液移入分液漏斗中，在5℃的温度下静置分层4h，分别分离得到上层油相，将上层油相和污水厂活性污泥按质量比为5:1混合后装入发酵罐中，密封罐口在45℃下密封发酵8天，发酵结束后得到发酵产物；按体积比为5：1：2将无水乙醇、质量分数为16%的氨水和去离子水混合置于烧杯中，在温度为38℃下搅拌反应11min，得到反应液，再向烧杯中加入反应液体积11%的正硅酸乙酯和混合液体积0.2%的无水乙醇，在温度为60℃下混合反应2h，得到自制反应液；再按质量比为3：1：1将自制反应液、固含量为49%的丙烯酸乳液和钼酸钠混合置于烧杯中，在温度为90℃的条件下继续搅拌反应55min，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；取聚丙烯纤维置于热压机中，在温度为110℃、压力为2MPa的条件下热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；按质量比为3：1将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌11min，得到混合液，继续将自制无纺布坯体放入带有混合液的烧杯中，在温度为55℃下浸泡1h，浸泡后放入烘箱中，在温度为80℃下烘干2h，冷却出料，即得防水型无纺布。
实例3
按体积比为5:2将蓖麻油和质量分数为90%的乙醇溶液混合装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅中，提高水浴温度为70℃，启动搅拌器，以400r/min的转速搅拌混合60min，得到混合液；将混合液移入分液漏斗中，在6℃的温度下静置分层5h，分别分离得到上层油相，将上层油相和污水厂活性污泥按质量比为5:1混合后装入发酵罐中，密封罐口在50℃下密封发酵9天，发酵结束后得到发酵产物；按体积比为5：1：2将无水乙醇、质量分数为16%的氨水和去离子水混合置于烧杯中，在温度为45℃下搅拌反应12min，得到反应液，再向烧杯中加入反应液体积11%的正硅酸乙酯和混合液体积0.2%的无水乙醇，在温度为65℃下混合反应2h，得到自制反应液；再按质量比为3：1：1将自制反应液、固含量为49%的丙烯酸乳液和钼酸钠混合置于烧杯中，在温度为95℃的条件下继续搅拌反应60min，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；取聚丙烯纤维置于热压机中，在温度为120℃、压力为3MPa的条件下热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；按质量比为3：1将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌12min，得到混合液，继续将自制无纺布坯体放入带有混合液的烧杯中，在温度为65℃下浸泡2h，浸泡后放入烘箱中，在温度为85℃下烘干3h，冷却出料，即得防水型无纺布。
对比例
以广州市某公司生产的无纺布作为对比例
对本发明制得的耐磨防水型无纺布和对比例中的无纺布进行检测，检测结果如表1所示：
拉伸强度：采用GB/T3917.3的标准进行测定。
撕裂强度：采用GB/T3923.1的标准进行测定。
耐磨性能测试：
将本发明制备的实例1～3和对比例产品，用裁刀裁取成面积大小为5cm×5cm的试样，分为4组，每组5份平行试样。分别将20个试样放入夹布圆环内并旋紧，将其放在圆盘式织物耐磨机上。按下启动按钮，并观察试样受损的程度，待试样出现破裂，按下停止按钮，并记录数据，取平均值。
起毛起球测试：
选用马丁代尔起毛仪，参照标准GB/T4802.2进行试验。
1级：合格（缠结点为0）不起毛；
2级：合格（缠结点≦5）轻微起毛；
3级：不合格（缠结点≦10）起毛较严重；
4级：不合格（缠结点>10）起毛严重。
防水性测试：
取两种样品30×60mm的试样各一块，分别称取其干重，将试样放入250mL的烧杯中，加入100mL去离子水，放置10、30和60min，每个时间段取出称重一次。称重前应轻抖至不会有水滴下。
含水量=试样湿重－试样干重
表1性能测定结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由表1数据可知，本发明制得的防水型无纺布，具有力学性能强、耐磨且不易起球、防水性好等优点，明显优于对比例产品。因此，具有广阔的使用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种防水型无纺布，是由自制无纺布坯体经混合液浸泡制得，其特征在于：
所述自制无纺布坯体是由聚丙烯纤维热压制得；
所述混合液是由发酵产物和自制硅溶胶制得；
所述发酵产物是由蓖麻油经乙醇溶液提取后的上层油相和污水厂活性污泥混合发酵后制得；
所述自制硅溶胶是由自制反应液和丙烯酸乳液以及钼酸钠制备得到；
所述自制反应液是由无水乙醇、氨水和去离子水以及正硅酸乙酯制得。
2.一种防水型无纺布的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将蓖麻油和乙醇溶液混合水浴，搅拌，得到混合液；
（2）将混合液静置分层，分离得到上层油相，和污水厂活性污泥混合发酵，得到发酵产物；
（3）将无水乙醇、氨水和去离子水混合搅拌反应，再加入正硅酸乙酯和无水乙醇，混合反应，得到自制反应液；
（4）将自制反应液、丙烯酸乳液和钼酸钠混合搅拌反应，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；
（5）取聚丙烯纤维热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；
（6）将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌得到混合液，并用其浸渍自制无纺布坯体，烘干，冷却出料，即得防水型无纺布。
3.根据权利要求2所述的一种防水型无纺布的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将蓖麻油和乙醇溶液混合装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅中，提高水浴温度，启动搅拌器，搅拌混合，得到混合液；
（2）将混合液移入分液漏斗中，静置分层，分别分离得到上层油相，将上层油相和污水厂活性污泥混合后装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后得到发酵产物；
（3）将无水乙醇、氨水和去离子水混合置于烧杯中，搅拌反应，得到反应液，再向烧杯中加入正硅酸乙酯和无水乙醇，混合反应，得到自制反应液；
（4）将自制反应液、丙烯酸乳液和钼酸钠混合置于烧杯中，继续搅拌反应，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；
（5）取聚丙烯纤维置于热压机中，热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；
（6）将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌，得到混合液，继续将自制无纺布坯体放入带有混合液的烧杯中，浸泡，浸泡后放入烘箱中，烘干，冷却出料，即得防水型无纺布。
4.根据权利要求2或3所述的一种防水型无纺布的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）按体积比为5:2将蓖麻油和质量分数为90%的乙醇溶液混合装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶放入水浴锅中，提高水浴温度为60～70℃，启动搅拌器，以300～400r/min的转速搅拌混合50～60min，得到混合液；
（2）将混合液移入分液漏斗中，在4～6℃的温度下静置分层3～5h，分别分离得到上层油相，将上层油相和污水厂活性污泥按质量比为5:1混合后装入发酵罐中，密封罐口在40～50℃下密封发酵7～9天，发酵结束后得到发酵产物；
（3）按体积比为5：1：2将无水乙醇、质量分数为16%的氨水和去离子水混合置于烧杯中，在温度为32～45℃下搅拌反应10～12min，得到反应液，再向烧杯中加入反应液体积11%的正硅酸乙酯和混合液体积0.2%的无水乙醇，在温度为55～65℃下混合反应1～2h，得到自制反应液；
（4）再按质量比为3：1：1将自制反应液、固含量为49%的丙烯酸乳液和钼酸钠混合置于烧杯中，在温度为85～95℃的条件下继续搅拌反应45～60min，冷却出料，得到改性自制硅溶胶；
（5）取聚丙烯纤维置于热压机中，在温度为100～120℃、压力为1～3MPa的条件下热压成型，冷却出料，得到自制无纺布坯体；
（6）按质量比为3：1将发酵滤液和自制硅溶胶混合搅拌10～12min，得到混合液，继续将自制无纺布坯体放入带有混合液的烧杯中，在温度为45～65℃下浸泡1～2h，浸泡后放入烘箱中，在温度为75～85℃下烘干1～3h，冷却出料，即得防水型无纺布。
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