CN113276524A - 一种防毒服用复合面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防毒服用复合面料及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)在低热下，将热熔网胶与基布织物进行黏合，完成基布织物上的均匀上胶，制备出覆胶基布；(2)将多孔微球均匀排布在覆胶基布上，通过热压处理将多孔微球牢固地黏合在覆胶基布上，形成多孔微球/基布织物单层面料；(3)将另外一层覆胶基布与多孔微球/基布织物单层面料进行热压黏合，获得防毒服用复合面料。与现有技术相比，本发明具有多孔微球与基布织物的黏合力高、剥离强度高、撕破强度高，多孔微球在基布织物上分布均匀，多孔微球的有效吸附能力保留率高，透气性好、透湿性好，柔韧性好等优点。

Description

一种防毒服用复合面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防毒服领域，具体涉及一种防毒服用复合面料及其制备方法。
背景技术
透气式化学防护服(又称防毒服)是一类可透过空气和湿气，但能阻止化学毒剂、生物战剂及放射性落下灰对人体造成伤害的皮肤防护装备。它具有防毒、透气、散热功能，使人体的生理性能得到明显改善。
透气式化学防护服的技术主要集中在德国、英国、美国、法国等国家，如德国的Saratoga球形炭防护技术、英国的
Figure BDA0003087241980000011
活性炭布技术、美军Natick研发工程中心研制的Lanx系列防护织物技术。其中Saratoga织物或服装被37个国家、地区和组织使用(包括21个北大西洋公约组织)，于1997年装备美国部队，禁止化学武器组织以及联合国监测、核查和视察委员会视察组也使用该产品。
透气式化学防护服三层组成：外层功能层、吸附防护层、内层。吸附防护层主要为各种形式的活性炭，其中球形活性炭复合织物被公认为较为理想的选择，以德国Blucher公司的球形活性炭专利技术开发的Saratoga防护材料为此技术的领先者。Saratoga防护材料被公认为目前最为有效的化学防护材料，可用于部队、执法机构、城市应急救援等。Saratoga球形活性炭吸附层材料的含炭量为50-200g/m2，这种球形活性炭与织物黏合技术能使复合织物保留活性炭有效吸附的85％。
Saratoga防护材料的球形活性炭与织物黏合技术并未见到详细的公开文献，但从已知文献，发现Saratoga保留活性炭有效吸附的85％，在球形活性炭与织物黏合过程中，损失了15％的吸附能力，明显降低了毒剂防护时间，为了保持高效的防护性能，势必要提高球形活性炭的比表面积、增加孔隙结构，这样反过来就可能会降低球形活性炭的强度，影响综合性能。
现有技术中，在基布织物上涂覆粘结剂上胶方式有点胶、滚胶、热熔胶等多种，发现实现均匀的上胶量是较为困难的，上胶量少，球炭和基布之间的黏合力低，上胶量多，会引发背面渗胶，采用这些上胶方式所制备的球炭复合面料，对活性炭有效吸附力保留率60-80％，损失达20-40％。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多孔微球与基布织物的黏合力高、剥离强度高、撕破强度高，多孔微球在基布织物上分布均匀，多孔微球的有效吸附能力保留率高，透气性好、透湿性好，柔韧性好的防毒服用复合面料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种防毒服用复合面料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将热熔网胶与基布织物进行黏合，完成基布织物上的均匀上胶，制备出覆胶基布；
(2)将多孔微球均匀排布在覆胶基布上，通过热压处理将多孔微球牢固地黏合在覆胶基布上，形成多孔微球/基布织物单层面料；
(3)将另外一层覆胶基布与多孔微球/基布织物单层面料进行热压黏合，获得防毒服用复合面料。
由于热熔网胶的纳米纤维网络构造，使它与球形活性炭可以实现(参考图4-5)，增加粘牢度，同时纳米纤维胶束可以保证最大限度地保留球形活性炭的有效吸附面积。这种贴合技术可用于个体防核生化装备、化学防化服、防毒服、防辐射服等的制备。
进一步地，所述的热熔网胶为聚氨酯、共聚酰胺、聚酰胺、共聚酯、聚酯或醋酸乙烯中的一种或多种形成的微纳米纤维结构聚合物，该聚合物中的微纳米纤维直径为0.01-100μm，该聚合物克重4-100g/m2。
进一步地，所述的基布织物包括机织织物、针织织物或无纺布织物中的一种或多种。
进一步地，所述的基布织物为棉布、涤纶布、腈纶布、锦纶布、芳纶布、粘胶布或聚丙烯腈预氧丝布中的一种或多种混编而成。
进一步地，所述的基布织物的克重为10-500g/m2。
进一步地，所述的多孔微球包括球形活性炭，具体包括沥青基球形活性炭、酚醛树脂基球形活性炭、聚丙烯腈球形活性炭、苯乙烯-二乙烯苯交联共聚物基球形活性炭或由其它含炭前驱体制备的球形活性炭；也包括多孔球形树脂，具体包括大孔吸附树脂、微孔树脂、催化树脂、阳离子树脂、阴离子树脂或聚合物多孔微球。
进一步地，所述的多孔微球直径为0.1μm-5mm，其BET比表面积为10-3000m2/g，其孔分布为0.1-100nm。
进一步地，所述的黏合，采用固定的热压方式，或连续的热压方式；
热压所用的热压设备包括热压机、覆胶机、植胶机、贴合机、复合机、植炭机、粘合机、定型机、粘衬机、压衬机、烫金机、压烫机、压光机、压朴机、烫朴机或热转印机。
进一步地，所述热压的温度为50-300℃，优选80-160℃，压力为0.2-0.6MPa；所述黏合的累积时间为0.1s-10min，优选5s-2min。
一种如上所述方法制备的防毒服用复合面料。该复合面料为基布织物/多孔微球/基布织物的三明治结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明基于热熔网胶的纳米纤维网络结构，既不影响基布织物的透气性，且热熔网胶与基布织物之间的黏合力强；
(2)由于热熔网胶的纳米纤维网络构造，使它与多孔微球可以实现多点多线粘结，增加粘牢度，同时保证最大限度地保留多孔微球的有效吸附面积，可以尽可能地使多孔微球在基布织物单层均匀地排列，避免相互重叠，相互影响；
(3)本发明通过热熔网胶的使用以及特殊的热压工艺，使得多孔微球吸附能力得到保持，同时保证了复合面料的透气性、力学性能和阻燃性能，也不必过度提升多孔微球的比表面积，避免了强度的过分下降。
附图说明
图1为实施例1中球形活性炭/基布单层面料的宏观实样；
图2为实施例1中球形活性炭复合面料的宏观实样；
图3为实施例1中球形活性炭/基布单层面料的微观形貌(图1的放大照片)；
图4为实施例1中球形活性炭/基布单层复合面料的扫描电镜形貌；
图5为实施例1中多孔微球在基布织物单层均匀地排列形貌；
图6为本发明球形活性炭复合面料的结构拆分图；
图7为现有技术中的球形活性炭/基布的黏合的对照图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种防毒服用复合面料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)在一定温度下，将热熔网胶与基布织物黏合，完成基布织物上的均匀上胶，制备出覆胶基布，黏合时，为了防止热熔网胶黏结到热压设备的导带上，需要在热熔网胶上面加铺一层离型纸或离型膜；其中，热熔网胶为聚氨酯、共聚酰胺、聚酰胺、共聚酯、聚酯或醋酸乙烯中的一种或多种形成的微纳米纤维结构聚合物；基布织物包括机织织物、针织织物或无纺布织物中的一种或多种，基布织物为棉布、涤纶布、腈纶布、锦纶布、芳纶布、粘胶布或聚丙烯腈预氧丝布中的一种或多种混编而成，基布织物的克重为10-500g/m2；
(2)将多孔微球均匀排布在覆胶基布上，通过热压设备的热压处理将多孔微球牢固地黏合在覆胶基布上，形成多孔微球/基布织物单层面料，黏合时，为了防止没有粘结在基布上游离状态的球形活性炭由于静电作用黏结到热压设备的导带上，需要在球形活性炭层上面加铺一层离型纸或离型膜；其中，多孔微球包括球形活性炭，具体包括沥青基球形活性炭、酚醛树脂基球形活性炭、聚丙烯腈球形活性炭、苯乙烯-二乙烯苯交联共聚物基球形活性炭或由其它含炭前驱体制备的球形活性炭，也包括多孔球形树脂，如大孔吸附树脂、微孔树脂、催化树脂、阳离子树脂、阴离子树脂、聚合物多孔微球等。多孔微球直径为0.1μm-5mm，其BET比表面积为10-3000m2/g，其孔分布为0.1-100nm；也包括多孔球形树脂，如大孔吸附树脂、微孔树脂、催化树脂、阳离子树脂、阴离子树脂、聚合物多孔微球等。
(3)将另外一层覆胶基布与多孔微球/基布织物单层面料进行热压黏合，获得防毒服用复合面料，如图5。
其中，黏合可以采用固定的热压方式，或连续的热压方式。热压的温度为50-300℃，优选80-160℃，压力为0.2-0.6MPa；所述黏合的累积时间为0.1s-10min，优选5s-2min。
实施例中用到的压烫机，可用热压机、覆胶机、植胶机、贴合机、复合机、植炭机、粘合机、定型机、粘衬机、压衬机、烫金机、压光机、压朴机、烫朴机、热转印机等类似设备代替。
以下为复合面料各项性能的测试标准：
断裂强度：GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》
剥离强度：FZ/T 60011-2016《复合织物剥离强力试验方法》
阻燃性能：GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》
透气性：GB 5453-1997纺织品织物透气性的测定
气-气防护性能：参照GJB 3253-1998，《阻燃伪装防毒服规范》附录A对化学防护服吸附层材料的“气-气”防毒性能测试，对模拟毒剂丙硫醚的防护时间为30min相当于GBJ1750-93《含炭透气防毒服通用规范透气》附录A含炭透气防毒服对芥子气“气-气”防毒时间试验方法中的6小时。
洗涤牢度：在洗衣机中洗涤实验表明，无重量变化。
复合面料有效吸附比表面积的保留率：
(复合面料的SBET÷多孔微球植入率)÷多孔微球的SBET×100％。
实施例1
选取面密度(克重)60g/m2、幅宽1.5米的芳纶织物和面密度25g/m2、幅宽1.5米的聚氨酯热熔网胶。将热熔网胶铺在基布上面，导入连续热压设备，为了防止热熔网胶黏结到热压设备的导带上，需要在热熔网胶上面加铺一层离型纸或离型膜(在实施例2-7中，需要相同操作)，连续压烫机的温度预热到80-120℃，经过连续压烫机的导带传输、进行连续热压，热压时间在1-2分钟内，完成热熔网胶在基布上面的覆胶，制备出覆胶基布。
将球形活性炭(直径0.2-0.4mm、比表面积1100m2/g)均匀地排布在覆胶基布织物上，导入连续热压设备，为了防止没有粘结在基布上游离状态的球形活性炭由于静电作用黏结到热压设备的导带上，需要在球形活性炭层上面加铺一层离型纸或离型膜(在实施例2-7中，需要相同操作)。连续压烫机的温度预热到80-120℃，经过热压设备的导带、进行连续热压，热压时间在1-2分钟，在基布上植入球形活性炭，制备出球形活性炭/基布单层复合面料。
在球形活性炭/基布单层复合面料上面，通过放料架铺一层覆胶基布(也可以采用铺热熔网胶和再铺基布的方式)，导入连续热压设备的温度预热到80-120℃，经过热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1-2分钟内，完成复合工艺，制备出防毒服用球形活性炭复合面料。
实施例2
选取面密度120g/m2、幅宽1.5米的阻燃棉布织物和面密度20g/m2、幅宽1.5米的共聚酰胺热熔网胶，将热熔网胶铺在基布上面的方式，导入连续热压设备(为了防止热熔网胶黏结到热压设备的导带上，需要在热熔网胶上面加铺一层离型纸或离型膜)，连续热压设备的温度预热到50-300℃，最好是80-160℃，经过连续热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是5秒到2分钟内，完成热熔网胶在基布上面的覆胶，制备出覆胶基布。
将球形活性炭(直径0.4-0.5mm、比表面积1050m2/g)均匀地排布在覆胶基布上，导入连续热压设备，连续热压设备的温度预热到50-300℃，最好是80-160℃，经过连续热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到5分钟内，在基布上植入球形活性炭，制备出球形活性炭/基布单层复合面料。
在球形活性炭/基布单层复合面料上面，通过放料架铺一层覆胶基布(也可以采用铺热熔网胶和再铺基布的方式)，导入连续热压设备，连续热压设备的温度预热到50-300℃，最好是90-155℃，经过连续热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是在5秒到2分钟内，完成复合工艺，制备出防毒服用球形活性炭复合面料。
实施例3
选取面密度90g/m2、幅宽1.0米的阻燃涤纶织物和面密度25g/m2、幅宽1.0米的共聚酯热熔网胶，将热熔网胶铺在基布上面，导入连续热压设备，连续热压设备的温度预热到50-300℃，最好是90-155℃，经过热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是5秒到2分钟内，完成热熔网胶在基布上面的覆胶，制备出覆胶基布。
将球形活性炭(直径0.5-0.6mm、比表面积908m2/g)均匀地排布在覆胶基布上，导入连续热压设备，连续热压设备的温度预热到50-300℃，最好是100-160℃，经过连续热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到5分钟内，在基布上植入球形活性炭，制备出球形活性炭/基布单层复合面料。
在球形活性炭/基布单层复合面料上面，通过放料架铺一层覆胶基布(也可以采用铺热熔网胶和再铺基布的方式)，导入连续热压设备的温度预热到50-300℃，最好是85-160℃，经过热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是在2秒到5分钟内，完成复合工艺，制备出防毒服用球形活性炭复合面料。
实施例4
选取面密度90g/m2、幅宽1.0米的阻燃锦纶织物和面密度25g/m2、幅宽1.0米的醋酸乙烯聚合物热熔网胶，将热熔网胶铺在基布上面，导入连续热压设备，连续热压设备的温度预热到50-200℃，最好是60-110℃，经过热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到2分钟内，完成热熔网胶在基布上面的覆胶，制备出覆胶基布。
将球形活性炭(直径0.2-0.3mm、比表面积1100m2/g)均匀地排布在覆胶基布上，导入连续热压设备，连续热压设备的温度预热到50-200℃，最好是60-110℃，经过热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是10秒到2分钟内，在基布上植入球形活性炭，制备出球形活性炭/基布单层复合面料。
在球形活性炭/基布单层复合面料上面，通过放料架铺一层覆胶基布(也可以采用铺热熔网胶和再铺基布的方式)，导入连续热压设备的温度预热到50-200℃，最好是60-110℃，经过热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是在2秒到2分钟内，完成复合工艺，制备出防毒服用球形活性炭复合面料。
实施例5
选取面密度90g/m2、幅宽1.5米的芳纶织物和面密度25g/m2、幅宽1.5米的聚氨酯热熔网胶，将热熔网胶铺在基布上面的方式导入连续热压设备，连续热压设备的温度预热到50-300℃，最好是80-160℃，经过连续热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到3分钟内，完成热熔网胶在基布上面的覆胶，制备出覆胶基布。
通过球形活性炭分布器将球形活性炭(直径0.2-0.4mm、比表面积1100m2/g)均匀地排布在覆胶基布上，导入连续热压设备，连续热压设备的温度预热到50-300℃，最好是100-160℃，经过热压设备的导带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到2分钟内，在基布上植入球形活性炭，制备出球形活性炭/基布单层复合面料。
在球形活性炭/基布单层复合面料上面，通过放料架铺一层覆胶基布(也可以采用铺热熔网胶和再铺基布的方式)，导入连续热压设备的温度预热到50-200℃，最好是60-110℃，经过热压设备的皮带传输、进行连续热压，热压时间在1秒-10分钟内，最好是在2秒到4分钟内，完成复合工艺，制备出防毒服用球形活性炭复合面料。
实施例6
选取面密度90g/m2、幅宽1.0米的芳纶织物和面密度30g/m2、幅宽1.0米的聚氨酯热熔网胶，将热熔网胶铺在基布上面，放入平板热压机中进行热压覆胶，平板热压机的温度预热到50-300℃，最好是85-160℃，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到2分钟内，完成热熔网胶在基布上面的覆胶，制备出覆胶基布。
将球形活性炭(直径0.2-0.4mm、比表面积1100m2/g)均匀地排布在覆胶基布上，放入平板热压机中进行热压，平板热压机的温度预热到50-300℃，最好是90-160℃，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到2分钟内，在基布上植入球形活性炭，制备出球形活性炭/基布单层复合面料。
在球形活性炭/基布单层复合面料上面，铺一层覆胶基布(也可以采用铺热熔网胶和再铺基布的方式)，放入平板热压机中进行热压，平板热压机的温度预热到50-300℃，最好是90-160℃，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到2分钟内，完成复合工艺，制备出防毒服用球形活性炭复合面料。
实施例7
选取面密度60g/m2、幅宽1.0米的芳纶织物和面密度30g/m2、幅宽1.0米的聚氨酯热熔网胶，将热熔网胶铺在基布上面，放入热压设备中进行热压覆胶，热压设备的温度预热到50-300℃，最好是80-160℃，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到2分钟内，完成热熔网胶在基布上面的覆胶，制备出覆胶基布。
将苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的球形大孔吸附树脂(直径0.2-0.4mm、比表面积1100m2/g)均匀地排布在覆胶基布上，放入热压设备中进行热压，热压设备的温度预热到50-300℃，最好是90-160℃，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到2分钟内，在基布上植入球形大孔吸附树脂，在球球形大孔吸附树脂/基布单层复合面料上面铺一层覆胶基布(也可以采用铺热熔网胶和再铺基布的方式)，放入热压设备中进行热压，温度预热到50-300℃，最好是100-160℃，热压时间在1秒-10分钟内，最好是2秒到2分钟内，完成复合工艺，制备出防毒服用球形活性炭复合面料。
图1显示了实施例1球形活性炭基布单层复合的宏观实样，图2显示了实施例1球形活性炭复合面料的宏观实样。图3显示了实施例1球形活性炭/基布单层复合面料的形貌(图1的放大照片)。图4-5显示了实施例1球形活性炭/基布单层复合面料的扫描电镜形貌和多孔微球在基布织物单层均匀地排列形貌，特别是热熔网胶(直径约20-50微米，克重约25g/m2，可以想象出球形活性炭面与热熔网胶的多点多线黏结状况)。图6显示了实施例1球形活性炭复合面料的结构拆分图。表1显示了实施例1制备的球形活性炭复合面料的典型性能。
表1实施例1制备的球形活性炭复合面料的性能
Figure BDA0003087241980000101
对比例
Saratoga由于并未采用本发明的纤维网胶，最多只能保留活性炭有效吸附的85％(剩余15％的表面积由粘接到纤维上的胶合剂包覆，参考图7)，在球形活性炭与织物黏合过程中，损失了15％的吸附能力，明显降低了毒剂防护时间。
现有技术中，往往在基布织物上涂覆的粘结剂通常有点胶、滚胶、热熔胶等多种，而采用上述粘接方法，若上胶量太少，虽然能尽可能地保持有效吸附比表面积，但一般只能达到85％左右，但是，其力学性能由于粘接不稳，大幅度下降，断裂强度往往不足300N，撕破强度往往不足55N。
若上胶量较多，虽然能尽可能地保持力学性呢，但有效吸附比表面积保持率会大幅度下降，甚至会引发背面渗胶。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将热熔网胶与基布织物进行黏合，完成基布织物上的均匀上胶，制备出覆胶基布；
(2)将多孔微球均匀排布在覆胶基布上，通过热压处理将多孔微球牢固地黏合在覆胶基布上，形成多孔微球/基布织物单层面料；
(3)将另外一层覆胶基布与多孔微球/基布织物单层面料进行热压黏合，获得防毒服用复合面料。
2.根据权利要求1所述的一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，所述的热熔网胶为聚氨酯、共聚酰胺、聚酰胺、共聚酯、聚酯或醋酸乙烯中的一种或多种形成的微纳米纤维结构聚合物，该聚合物中的微纳米纤维直径为0.01-100μm，该聚合物克重4-100g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，所述的基布织物包括机织织物、针织织物或无纺布织物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，所述的基布织物为棉布、涤纶布、腈纶布、锦纶布、芳纶布、粘胶布或聚丙烯腈预氧丝布中的一种或多种混编而成。
5.根据权利要求1所述的一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，所述的基布织物的克重为10-500g/m2。
6.根据权利要求1所述的一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，所述的多孔微球包括球形活性炭，具体包括沥青基球形活性炭、酚醛树脂基球形活性炭、聚丙烯腈球形活性炭、苯乙烯-二乙烯苯交联共聚物基球形活性炭或由其它含炭前驱体制备的球形活性炭；也包括多孔球形树脂，具体包括大孔吸附树脂、微孔树脂、催化树脂、阳离子树脂、阴离子树脂或聚合物多孔微球。
7.根据权利要求1所述的一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，所述的多孔微球直径为0.1μm-5mm，其BET比表面积为10-3000m2/g，其孔分布为0.1-100nm。
8.根据权利要求1所述的一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，所述的黏合，采用固定的热压方式，或连续的热压方式；
热压所用的热压设备包括热压机、覆胶机、植胶机、贴合机、复合机、植炭机、粘合机、定型机、粘衬机、压衬机、烫金机、压烫机、压光机、压朴机、烫朴机或热转印机。
9.根据权利要求8所述的一种防毒服用复合面料的制备方法，其特征在于，所述热压的温度为50-300℃，优选80-160℃，压力为0.2-0.6MPa；所述黏合的累积时间为0.1s-10min，优选5s-2min。
10.一种如权利要求1-9任一项所述方法制备的防毒服用复合面料。
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