CN113186606A - 一种高弹性保暖面料及其制备方法 - Google Patents

一种高弹性保暖面料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于纺织服装技术领域，公开了一种高弹性保暖面料及其制备方法。该制备方法包括：采用热塑性聚氨酯弹性体熔体作为核层纺丝液，生物多糖胶与动物蛋白发泡剂的水溶胶作为壳层纺丝液，进行同轴电纺，制得气凝胶，再将气凝胶浸泡在十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，水洗制得高弹性保暖面料。该制备方法制备得到的面料具有良好的弹性和保暖性能。

Description

一种高弹性保暖面料及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织服装技术领域，具体涉及一种高弹性保暖面料及其制备方法。
背景技术
当前气凝胶的产品形态主要有：保温气凝胶毡、板、布、纸、颗粒、粉末和异形件等。众所周知它具有：孔隙率高、高比表面积、密度低、绝热性能好等优异理化性质。现阶段，气凝胶在服装上的应用主要有两种方式，第一种：将气凝胶粉末在纺丝时融入纤维中，这种方式做成的纤维被称为气凝胶纤维，但因添加量受限，保暖隔热性不明显；第二种：做成气凝胶膜，这种方式相对能够发挥出气凝胶本身特性，隔热性能优越，并且可以通过调节膜的厚度，来满足多种御寒需求。但气凝胶膜在服用过程中也有其自身的缺陷，如孔隙率较小隔热保暖性能不佳，贴服性较差。气凝胶膜在考虑穿戴和保暖上，自身的结构决定了其悬垂性差，以致做面料时在贴服性方面和保暖性方面很难同时满足要求，因此保暖性和贴服性的问题成为气凝胶材料在服装应用上急需解决。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高弹性保暖面料及其制备方法，该面料具有良好的弹性和保暖性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高弹性保暖面料及其制备方法，包括如下步骤：
S1.将生物多糖胶与动物蛋白发泡剂溶于水，制得水溶胶；
S2.以所述水溶胶作为壳层纺丝液，热塑性聚氨酯弹性体熔体作为核层纺丝液，同轴电纺，制得气凝胶；
S3.将所述气凝胶浸泡在十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，碱洗，水漂洗，干燥制得高弹性保暖面料。
优选的，上述制备方法的步骤S1中，所述生物多糖胶包括卡拉胶、黄原胶和威兰胶中的一种或几种。
优选的，上述制备方法的步骤S1中，所述动物蛋白发泡剂包括动物蹄角发泡剂、动物毛发泡剂和动物血胶发泡剂中的一种或几种。
优选的，上述制备方法的步骤S1中，生物多糖胶、动物蛋白发泡剂和水的比例是(3-5)g:(8-15)g:1000mL。
优选的，上述制备方法的步骤S2中，同轴电纺条件为：电压15-20kV，距离15-20cm，核层纺丝液温度为250-280℃，注射速率0.8-1.5mL/h，壳层纺丝液温度为室温，注射速率1-2mL/h，环境温度100-150℃，相对湿度20-30％。
优选的，上述制备方法的步骤S3中，气凝胶与十八烷基三氯硅烷的比例为1g:(300-500)mL。
优选的，上述制备方法的步骤S3中，轧辊操作的轧余率为65-80％。
优选的，上述制备方法的步骤S3中，所述碱洗为用20-40g/L烧碱溶液进行碱洗。
优选的，上述制备方法的步骤S3中，干燥温度为60-80℃。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的高弹性保暖面料。
与现有技术相比，本发明利用冷的生物多糖胶与动物蛋白发泡剂的水溶胶在与热塑性聚氨酯弹性体熔体接触时的热量交换制造大量空腔，这些空腔均匀分布在面料内部，提高弹性面料的孔隙率并固化交联，制得的气凝胶面料。由于面料中充满空气，因此具有很高的热阻，保暖性能极佳。而热塑性聚氨酯弹性体熔体在被多糖胶与动物蛋白发泡剂的水溶胶急速冷却后能形成结构稳定的纳米纤维面料，具有很高的弹性回复性能。
附图说明
图1是实施例1所制得的高弹性保暖面料的扫描电镜图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种高弹性保暖面料及其制备方法，包括如下步骤：
1.将4g卡拉胶与12g动物毛发泡剂溶于1000mL水，制得水溶胶；
2.以步骤1制得的水溶胶作为壳层纺丝液，热塑性聚氨酯弹性体熔体作为核层纺丝液，在电压为18kV，距离为16cm，核层纺丝液温度为260℃，注射速率为1.0mL/h，壳层纺丝液为室温，注射速率为1.5mL/h，环境温度为130℃，相对湿度为25％的条件下，同轴电纺制得气凝胶；
3.将1g步骤2制得的气凝胶浸泡在400mL十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，轧余率为75％，再在30g/L烧碱溶液洗涤，水漂洗，70℃干燥制得高弹性保暖面料A。
实施例2
一种高弹性保暖面料及其制备方法，包括如下步骤：
1.将3g黄原胶与8g动物蹄角发泡剂溶于1000mL水，制得水溶胶；
2.以步骤1制得的水溶胶作为壳层纺丝液，热塑性聚氨酯弹性体熔体作为核层纺丝液，在电压为15kV，距离为15cm，核层纺丝液温度为280℃，注射速率为1.5mL/h，壳层纺丝液为室温，注射速率为2mL/h，环境温度为100℃，相对湿度为30％的条件下，同轴电纺制得气凝胶；
3.将1g步骤2制得的气凝胶浸泡在500mL十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，轧余率为80％，再在40g/L烧碱溶液洗涤，水漂洗，80℃干燥制得高弹性保暖面料B。
实施例3
一种高弹性保暖面料及其制备方法，包括如下步骤：
1.将5g威兰胶与15g动物血胶发泡剂溶于1000mL水，制得水溶胶；
2.以步骤1制得的水溶胶作为壳层纺丝液，热塑性聚氨酯弹性体熔体作为核层纺丝液，在电压为20kV，距离为20cm，核层纺丝液温度为250℃，注射速率为0.8mL/h，壳层纺丝液为室温，注射速率为1mL/h，环境温度为150℃，相对湿度为20％的条件下，同轴电纺制得气凝胶；
3.将1g步骤2制得的气凝胶浸泡在300mL十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，轧余率为65％，再在20g/L烧碱溶液洗涤，水漂洗，60℃干燥制得高弹性保暖面料C。
对比例1
一种面料及其制备方法，包括如下步骤：
1.将12g动物毛发泡剂溶于1000mL水，制得水溶液；
2.以步骤1制得的水溶液作为壳层纺丝液，热塑性聚氨酯弹性体熔体作为核层纺丝液，在电压为18kV，距离为16cm，核层纺丝液温度为260℃，注射速率为1.0mL/h，壳层纺丝液为室温，注射速率为1.5mL/h，环境温度为130℃，相对湿度为25％的条件下，同轴电纺制得气凝胶；
3.将1g步骤2制得的气凝胶浸泡在400mL十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，轧余率为75％，再在30g/L烧碱溶液洗涤，水漂洗，70℃干燥制得面料D。
对比例2
一种面料及其制备方法，包括如下步骤：
1.将4g卡拉胶溶于1000mL水，制得水溶胶；
2.以步骤1制得的水溶胶作为壳层纺丝液，热塑性聚氨酯弹性体熔体作为核层纺丝液，在电压为18kV，距离为16cm，核层纺丝液温度为260℃，注射速率为1.0mL/h，壳层纺丝液为室温，注射速率为1.5mL/h，环境温度为130℃，相对湿度为25％的条件下，同轴电纺制得气凝胶；
3.将1g步骤2制得的气凝胶浸泡在400mL十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，轧余率为75％，再在30g/L烧碱溶液洗涤，水漂洗，70℃干燥制得面料E。
对比例3
一种面料及其制备方法，包括如下步骤：
1.将4g卡拉胶与12g动物毛发泡剂溶于1000mL水，制得水溶胶；
2.以步骤1制得的水溶胶作为纺丝液，在电压为18kV，距离为16cm，纺丝液为室温，注射速率为1.5mL/h，环境温度为130℃，相对湿度为25％的条件下，静电纺制得气凝胶；
3.将1g步骤2制得的气凝胶浸泡在400mL十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，轧余率为75％，再在30g/L烧碱溶液洗涤，水漂洗，70℃干燥制得面料F。
面料保暖性、透气性和拉伸弹性测试
根据国家纺织品保温性能试验方法GB11048-89平板式恒定温差散热法对实施例1-3和对比例1-3样品进行测试。采用NO.A1865平板式织物测试仪。计算公式为:Q＝(1-Q2/Q1)×100式中:Q-保暖率，％；Q1-无试样散热量，W/℃；Q2-有试样散热量，W/℃。
根据国家标准织物透气性的规定GB/T5453-1997，采用YG461B型织物透气仪对实施例1-3和对比例1-3样品进行直接测试。
根据针织物拉伸弹性回复率试验方法FZ/T70006-2004，采用南通宏大HD026N电子织物强力仪对实施例1-3和对比例1-3样品进行测试。
保暖性、透气性和拉伸弹性试验结果见表1。
表1面料保暖性、透气性和拉伸弹性测试结果
Figure BDA0003014442140000031
由表1结果可知，本发明实施例制备的高弹性保暖面料保温率均达到80％以上，透气率也在700mm/s，纵向回复率250％以上，横向回复率230％以上。但是对比例1的面料制备过程中缺乏生物多糖胶，不能固化网络结构，纤维间也没有很好的粘结，网络结构坍塌导致孔隙率下降，保温率、透气率和弹性回复率均大幅度降低。对比例2的面料制备过程中缺乏动物蛋白发泡剂，不能产生足够的数量和体积的空腔，结构变得致密，也会使面料板结，同样会降低保温率、透气率和弹性回复率。对比例3的面料缺乏足够的弹性支撑，也会影响孔隙结构，因此不仅弹性回复率下降，保温率和透气率也会受到影响。综上所述，本发明制备的面料在高弹性和保暖性能方面效果突出。
本发明提供了一种高弹性保暖面料及其制备方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种高弹性保暖面料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将生物多糖胶与动物蛋白发泡剂溶于水，制得水溶胶；
S2.以所述水溶胶作为壳层纺丝液，热塑性聚氨酯弹性体熔体作为核层纺丝液，同轴电纺，制得气凝胶；
S3.将所述气凝胶浸泡在十八烷基三氯硅烷中，负压闪爆处理后，经过轧辊轧过后，碱洗，水漂洗，干燥制得高弹性保暖面料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述生物多糖胶包括卡拉胶、黄原胶和威兰胶中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述动物蛋白发泡剂包括动物蹄角发泡剂、动物毛发泡剂和动物血胶发泡剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，生物多糖胶、动物蛋白发泡剂和水的比例是(3-5)g:(8-15)g:1000mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，同轴电纺条件为：电压15-20kV，距离15-20cm，核层纺丝液温度为250-280℃，注射速率0.8-1.5mL/h，壳层纺丝液温度为室温，注射速率1-2mL/h，环境温度100-150℃，相对湿度20-30％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，气凝胶与十八烷基三氯硅烷的比例为1g:(300-500)mL。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，轧辊操作的轧余率为65-80％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述碱洗为用20-40g/L烧碱溶液进行碱洗。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，干燥温度为60-80℃。
10.根据权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的高弹性保暖面料。
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