CN113089125B - 一种强度高、使用寿命长的无纺布及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无纺布技术领域，公开了一种高强度、使用寿命长的无纺布及其制备方法与应用。制备所述无纺布的原料组分包括：聚对苯二甲酰对苯二胺、聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料、聚丙烯纤维、钛白粉、甘露醇、硬脂酸盐、聚乙二醇。所述无纺布的制备方法包括以下步骤：(1)将聚丙烯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料进行混合并研磨，制得纤维混合料；(2)将步骤(1)所述纤维混合料、钛白粉、甘露醇、硬脂酸盐与聚乙二醇混合后加入至螺杆挤出机进行造粒，再采用熔喷纺织法得到所述无纺布。所述无纺布具备优良的机械强度，较低的脆化温度以及较长的使用寿命。

Description

一种强度高、使用寿命长的无纺布及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于无纺布技术领域，尤其涉及一种强度高、使用寿命长的无纺布及其制备方法与应用。
背景技术
无纺布又称不织布，是一种不需要纺纱织布而形成的织物，是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机成列形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成，制造工艺相对简单，具有工艺流程短、生产速度快、产量高、成本低、用途广等特点。无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、价格低廉、可再生利用的特点，被广泛地应用于医疗、农业、工业等诸多领域。
目前的无纺布还有一些不尽如人意的缺点，例如：现有无纺布产品的机械性能较差，强度不足，容易造成撕毁；同时无纺布产品比较容易发生风化、老化和开裂的现象，导致其耐久性较差，使用寿命不长。由于现有无纺布的上述缺点，使得其无法被应用在服装，汽车革等需要较高强度和较长使用寿命的场合和领域。
因此，希望提出一种机械强度更好、使用寿命更长的无纺布产品，以满足相关行业领域的实际需要。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种强度高、使用寿命长的无纺布及其制备方法与应用，所制得的无纺布具备优良的机械强度，较低的脆化温度以及较长的使用寿命。
本发明提供一种无纺布，制备所述无纺布的原料组分包括：聚对苯二甲酰对苯二胺、聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料、聚丙烯纤维、钛白粉、甘露醇、硬脂酸盐、聚乙二醇。
本发明针对现有聚丙烯纤维拉伸强度不足，不抗撕裂的特点，通过加入强度更好的聚对苯二甲酰对苯二胺以及剑麻纤维对聚丙烯纤维的机械强度进行改良，产生了协同增效的作用。为了克服剑麻纤维这一植物纤维与聚对苯二甲酰对苯二胺、聚丙烯纤维相容性和结合性较差的困难，本发明在前期试验中，尝试过将多种类型树脂(酚醛树脂、聚苯乙烯、聚三唑树脂等)与剑麻纤维进行复合形成复合材料，结果显示：只有将剑麻纤维与特定树脂-聚三唑树脂(PTA)进行复合后，再与其他组分配合，才能从而实现更好的机械强度；而在应用其他类型的树脂/剑麻纤维复合材料后，所制得无纺布的机械强度仍明显逊色于使用聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料作为原料的无纺布。
本发明还发现，通过在无纺布中加入合适量的钛白粉、甘露醇和硬脂酸盐进行配合，能够有效降低无纺布产品的脆化温度(即提高耐低温性能)，并显著延长无纺布的使用寿命，仅加入上述组分中的任一一种或两种时，则无此显著效果。
优选的，按重量份数计，制备所述无纺布的原料组分包括：
Figure BDA0003024183280000021
优选的，所述硬脂酸盐选自硬脂酸钙、硬脂酸镁或硬脂酸锌中的至少一种。
优选的，所述聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料的制备方法为：将碱处理后的剑麻纤维浸入聚三唑树脂胶液中，取出后进行真空干燥，制得聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料。
更优选的，所述聚三唑树脂胶液中聚三唑树脂所占质量百分数为30-60％，其余组分为丙酮或丁酮。
本发明还公开了上述无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料进行混合并研磨，制得纤维混合料；
(2)将步骤(1)所述纤维混合料、钛白粉、甘露醇、硬脂酸盐与聚乙二醇混合后加入至螺杆挤出机进行造粒，再采用熔喷纺织法制得所述无纺布。
优选的，步骤(1)中经所述研磨后的材料粒径为30-120μm。
优选的，步骤(2)中所述造粒时螺杆挤出机各区的温度为：一区125-135℃，二区130-140℃，三区145-150℃，四区155-160℃，五区150-155℃，六区140-145℃。
优选的，步骤(2)中采用所述熔喷纺织法的温度为165-180℃。
本发明还公开了上述无纺布在服装、饰品或包装袋中的应用。由于所述无纺布具备良好的强度和使用寿命，因此可在服装、饰品或包装袋领域等领域得到广泛推广和应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明发现，通过在聚丙烯纤维中加入聚对苯二甲酰和聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料进行配合，可产生明显的协同增效作用，大幅提高所制得无纺布产品的拉伸强度和断裂伸长率，增强其抗撕裂性能；
(2)本发明通过在无纺布中加入合适量的钛白粉、甘露醇和硬脂酸盐进行配合，能够有效降低无纺布产品的脆化温度(即提高耐低温性能)，并显著延长无纺布的使用寿命。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例仅为本发明的优选实施例，对本发明要求的保护范围不构成限制作用，任何未违背本发明的精神实质和原理下所做出的修改、替代、组合，均包含在本发明的保护范围内。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
本实施例提供一种无纺布，按重量份数计，制备该无纺布的原料组分包括：
Figure BDA0003024183280000031
其中聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料的制备方法为：将剑麻纤维用碱液(氢氧化钠溶液)处理后，将处理后的剑麻纤维完全浸入至50％聚三唑树脂胶液(溶剂为丙酮)中，浸泡2h后取出，在40℃的温度下真空干燥，制得聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料。
本实施例中无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料进行混合并研磨，研磨至粒径为60μm，制得纤维混合料；
(2)将纤维混合料、钛白粉、甘露醇、硬脂酸镁与聚乙二醇混合后加入至螺杆挤出机进行造粒，螺杆挤出机各区的温度为：一区125℃，二区130℃，三区145℃，四区155℃，五区155℃，六区140℃；再采用熔喷纺织法(温度为175℃)得到无纺布。
实施例2
本实施例提供一种无纺布，按重量份数计，制备该无纺布的原料组分包括：
Figure BDA0003024183280000041
其中聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料的制备方法为：将剑麻纤维用碱液(氢氧化钠溶液)处理后，将处理后的剑麻纤维完全浸入至50％聚三唑树脂胶液(溶剂为丙酮)中，浸泡3h后取出，在40℃的温度下真空干燥，制得聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料。
本实施例中无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料进行混合并研磨，研磨至粒径为80μm，制得纤维混合料；
(2)将纤维混合料、钛白粉、甘露醇、硬脂酸镁与聚乙二醇混合后加入至螺杆挤出机进行造粒，螺杆挤出机各区的温度为：一区135℃，二区140℃，三区150℃，四区160℃，五区155℃，六区145℃；再采用熔喷纺织法(温度为180℃)得到无纺布。
对比例1
本对比例提供一种无纺布，与实施例1相比，区别之处仅在于：使用剑麻纤维替代聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料，其余组分和制备方法均不发生变化。
对比例2
本对比例提供一种无纺布，与实施例1相比，区别之处仅在于：不含有聚对苯二甲酰对苯二胺，聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料的用量调整至40重量份，其余组分和制备方法均不发生变化。
对比例3
本对比例提供一种无纺布，与实施例1相比，区别之处仅在于：不含有硬脂酸镁，钛白粉用量调整至1.5重量份，甘露醇调整至6重量份，其余组分和制备方法均不发生变化。
对比例4
本对比例提供一种无纺布，与实施例1相比，区别之处仅在于：不含有钛白粉和甘露醇，硬脂酸镁的用量调整至7.5重量份，其余组分和制备方法均不发生变化。
产品效果测试
对上述实施例1-2，对比例1-4所制得无纺布产品的机械性能，脆化温度和耐老化性能进行测试。其中耐老化性能采用60天加速老化试验进行测试，设置人工气候箱参数为：35℃，70-75％相对湿度，紫外灯照射，测定60天后无纺布产品拉伸强度的下降率，以反映其耐老化性能和使用寿命。具体测试结果如表1所示。
表1无纺布性能测试表
Figure BDA0003024183280000051
由表1可知：相比于实施例1-2，对比例1-2所制得无纺布产品的拉伸强度和断裂伸长率发生了明显下降，表明只有聚对苯二甲酰对苯二胺与聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料的配合使用才能实现良好的增强机械性能的效果；还显示出剑麻纤维需要在浸透聚三唑树脂的情况下才能实现与聚对苯二甲酰对苯二胺和聚丙烯纤维良好的结合效果，从而达到改善无纺布机械强度的目的。
相比于实施例1-2，对比例3-4中所制得无纺布产品的脆化温度发生显著降低，即其耐低温性能发生下降。同时，在经过60天加速老化试验后，其拉伸强度的下降率接近或超过30％，表明其产品的耐老化性能较差，使用寿命不长。通过将实施例1-2与对比例1-2的无纺布产品进行比较分析可知，钛白粉、甘露醇与硬脂酸镁等三种组分的加入对于提高无纺布的使用寿命和耐低温性能均起到至关重要的作用，缺少其中任意一种均不能取得预期的效果，表明以上三种组分的配合使用产生了明显的协同和增效作用。

Claims (7)

1.一种无纺布，其特征在于，按重量份数计，制备所述无纺布的原料组分包括：
聚丙烯纤维 80-110份，
聚对苯二甲酰对苯二胺 20-40份，
聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料 10-15份，
钛白粉 0.5-2份，
甘露醇 2-6份，
硬脂酸盐 3-5份，
聚乙二醇 6-9份；
所述硬脂酸盐选自硬脂酸钙、硬脂酸镁或硬脂酸锌中的至少一种；
所述聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料的制备方法为：将碱处理后的剑麻纤维浸入聚三唑树脂胶液中，取出后进行真空干燥，制得聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料；
所述无纺布的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料进行混合并研磨，制得纤维混合料；
（2）将步骤（1）所述纤维混合料、钛白粉、甘露醇、硬脂酸盐与聚乙二醇混合后加入至螺杆挤出机进行造粒，再采用熔喷纺织法制得所述无纺布。
2.根据权利要求1所述的无纺布，其特征在于，所述聚三唑树脂胶液中聚三唑树脂所占质量百分数为30-60%，其余组分为丙酮或丁酮。
3.权利要求1-2中任一项所述的无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚三唑树脂/剑麻纤维复合材料进行混合并研磨，制得纤维混合料；
（2）将步骤（1）所述纤维混合料、钛白粉、甘露醇、硬脂酸盐与聚乙二醇混合后加入至螺杆挤出机进行造粒，再采用熔喷纺织法制得所述无纺布。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中经所述研磨后的材料粒径为30-120μm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述造粒时螺杆挤出机各区的温度为：一区125-135℃，二区130-140℃，三区145-150℃，四区155-160℃，五区150-155℃，六区140-145℃。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中采用所述熔喷纺织法的温度为165-180℃。
7.权利要求1-2中任一项所述的无纺布在服装、饰品或包装袋中的应用。
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聚对苯二甲酰对苯二胺对尼龙-6共混改性的影响;楼银香等;《高分子学报》;19910920(第05期);第635-640页 *

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