CN113403852A - 一种超薄防水面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄防水面料及其制备方法，用丙烯酸和苯甲醇两种单体对聚苯乙烯进行化学接枝改性，增强面料与微孔膜之间的作用力，防止微孔膜脱落；将面料进行等离子体处理，表面产生粗糙的凹坑，微孔膜将凹坑形成密闭空间，减轻面料的重量，增强面料防水性能的同时增强面料的韧性；用壳聚糖将改性聚苯乙烯进行原位改性，改性后加入架桥剂，使面料具备防水能力的同时具备透气性，还使得双层面料内侧结合紧密的同时具备抗菌性；制备时进行两次加热烘干，第一次加热烘干使超细纤维表面的改性聚苯乙烯A均匀成膜，第二次加热烘干使得制备的面料更加轻薄，服用性能更强。

Description

一种超薄防水面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及面料领域，具体为一种超薄防水面料及其制备方法。
背景技术
目前，防水透气的面料已成为各国纺织产品研究开发的热点，随着该类产品在军用、医用、民用等产业领域的广泛应用和不断延伸。随着时代的不断发展，人们对生活质量的要求越来越高，对于防水面料，仅仅的防水已经不能满足现在的需求。
现今的防水面料都具有多层防水结构以达到防水效果，多层的结果往往是过于厚重，在一些特殊领域没有办法发挥作用。所以研究超薄且防水的面料是非常有发展前景的。因此，制备一种超薄防水面料是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超薄防水面料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供如下技术方案：一种超薄防水面料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
50～100份改性聚苯乙烯A、10～20份改性聚苯乙烯B、5～10份丙烯酸、5～10份苯甲醇、5～10份架桥剂、50～100份NMMO溶液、10～20份壳聚糖。
优选的，所述改性聚苯乙烯A为用丙烯酸和苯甲醇两种单体对聚苯乙烯进行化学接枝改性。
优选的，所述改性聚苯乙烯B为用壳聚糖将改性聚苯乙烯A进行原位改性制得。
优选的，所述架桥剂主要成分为封闭多异氰酸酯。
本发明第二方面提供：一种超薄防水面料的制备方法，其特征在于：工艺流程为：
改性聚苯乙烯纺丝液制备，静电纺丝，第一次加热烘干，等离子体处理，改性聚苯乙烯纺丝液发泡处理，双层面料涂抹纺丝液，第二加热次烘干。
优选的，包括以下具体步骤：
(1)将聚苯乙烯溶于乙酸乙酯和环己烷复配的混合溶液中充分溶解，升温至85℃，将其转移到带有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中，搅拌5～10min后，加入过氧化苯甲酰为引发剂，随后滴加丙烯酸和苯甲醇组成的混合单体，待反应结束后时降温至60℃，得到改性聚苯乙烯A，将改性聚苯乙烯A加入NMMO溶液中搅拌均匀，得到改性聚苯乙烯纺丝液；
(2)室温下将改性聚苯乙烯纺丝液中加入N-N-二甲基甲酰胺，磁力搅拌8h，得到分散均匀的溶液，将制备的纺丝液转移到金属针头的喷丝嘴中，阳极为铜线，阴极为ITO玻璃，喷丝嘴到ITO之间的距离为10cm，流速为1.0mL/h，在相对湿度为40～50％，温度为22～28℃的条件下，调节两极电压为14kV，在ITO玻璃上获得改性聚苯乙烯超细纤维；
(3)将步骤(2)得到的超细纤维立刻放入改性聚苯乙烯A中，进行第一次加热烘干得到包覆改性聚苯乙烯的超细纤维，编织形成纤维面料；
(4)将步骤(3)得到的纤维面料进行等离子体处理，功率80W，真空度30PA，处理时间为30～60s；
(5)将壳聚糖加入3％醋酸溶液，加入改性聚苯乙烯A，超声分散后加入氢氧化钠调节PH＝7，制得改性聚苯乙烯B；
(6)向改性聚苯乙烯B中加入架桥剂，搅拌均匀后涂抹在两个超细纤维编织成的面料的内侧，进行贴合，形成双侧面料；
(7)将双层面料进行第二次加热烘干，制得成品。
优选的，上述步骤(1)中：乙酸乙酯和环己烷体积比为3：1；丙烯酸和苯甲醇体积比为3：2。
优选的，上述步骤(3)中：第一次加热烘干加热温度为210～220℃，2～5min后立刻捞出进行一次烘干，烘干温度为90～120℃。
优选的，上述步骤(5)中：壳聚糖与改性聚苯乙烯A的体积比为0.5：1。
优选的，上述步骤(7)中：第二次加热烘干加热至150～200℃，1～2min后立刻进行第二次烘干，烘干温度为90～120℃。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
用丙烯酸和苯甲醇两种单体对聚苯乙烯进行化学接枝改性，在聚苯乙烯分子链上引入具有内增宿效应的柔性侧链，赋予纤维良好的柔韧性和增强涂层附着力，增强面料与微孔膜之间的作用力，防止微孔膜脱落；通过静电纺丝将改性聚苯乙烯制成超细纤维编织成面料后，进行等离子体处理，面料表面受到等离子体粒子的刻蚀，产生粗糙的凹坑，形成荷叶效应的同时，微孔膜将凹坑形成密闭空间，减轻面料的重量，还使纤维之间的摩擦力增加，增强面料防水性能的同时增强面料的韧性。
用壳聚糖将改性聚苯乙烯进行原位改性，改性后加入架桥剂，搅拌均匀后涂抹在两个超细纤维编织成的面料的内侧，进行贴合，形成双侧面料，壳聚糖上的氨基与改性聚苯乙烯上的羧基反应放出水分，加热时水分蒸发在层间，架桥剂释放出的异氰酸酯基团与水蒸汽反应在层间生成二氧化碳，形成微泡聚集体，架桥剂还会与改性聚苯乙烯上剩余的羧基反应，形成交联结构，烘干时微泡聚集体上的气泡会瞬间爆破，形成与交联结构交叉的微孔膜附着在面料表层，形成的这些微孔直径小于水滴而大于水蒸气分子，使面料具备防水能力的同时具备透气性，还使得双层面料内侧结合紧密的同时具备抗菌性。
将静电纺丝时形成的超细纤维直接浸泡在改性聚苯乙烯A溶液中，进行第一次加热烘干，加热至210～220℃，2～5min后立刻捞出进行一次烘干，使得制备的超细纤维表面形成均匀的纺丝液膜，且牢固的包覆超细纤维，进行等离子体处理时形成的凹坑在纺丝液膜层，不会影响超细纤维的强度，在获得防水性能的同时不会影响面料的服用性能；涂抹加入架桥剂的改性聚苯乙烯纺丝液，后再次进行第二次加热烘干，加热至150～200℃，1～2min后立刻进行第二次烘干，加热烘干形成交联结构交叉的微孔膜，还使双层面料中的交联结构更加紧密，使得制备的面料更加轻薄，服用性能更强。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种超薄防水面料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
50～100份改性聚苯乙烯A、10～20份改性聚苯乙烯B、5～10份丙烯酸、5～10份苯甲醇、5～10份架桥剂、50～100份NMMO溶液、10～20份壳聚糖。
优选的，所述改性聚苯乙烯A为用丙烯酸和苯甲醇两种单体对聚苯乙烯进行化学接枝改性。
优选的，所述改性聚苯乙烯B为用壳聚糖将改性聚苯乙烯A进行原位改性制得。
优选的，所述架桥剂主要成分为封闭多异氰酸酯。
本发明第二方面提供：一种超薄防水面料的制备方法，其特征在于：工艺流程为：
改性聚苯乙烯纺丝液制备，静电纺丝，第一次加热烘干，等离子体处理，改性聚苯乙烯纺丝液发泡处理，双层面料涂抹纺丝液，第二加热次烘干。
优选的，包括以下具体步骤：
(1)将聚苯乙烯溶于乙酸乙酯和环己烷复配的混合溶液中充分溶解，升温至85℃，将其转移到带有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中，搅拌5～10min后，加入过氧化苯甲酰为引发剂，随后滴加丙烯酸和苯甲醇组成的混合单体，待反应结束后时降温至60℃，得到改性聚苯乙烯A，将改性聚苯乙烯A加入NMMO溶液中搅拌均匀，得到改性聚苯乙烯纺丝液；
(2)室温下将改性聚苯乙烯纺丝液中加入N-N-二甲基甲酰胺，磁力搅拌8h，得到分散均匀的溶液，将制备的纺丝液转移到金属针头的喷丝嘴中，阳极为铜线，阴极为ITO玻璃，喷丝嘴到ITO之间的距离为10cm，流速为1.0mL/h，在相对湿度为40～50％，温度为22～28℃的条件下，调节两极电压为14kV，在ITO玻璃上获得改性聚苯乙烯超细纤维；
(3)将步骤(2)得到的超细纤维立刻放入改性聚苯乙烯A中，进行第一次加热烘干得到包覆改性聚苯乙烯的超细纤维，编织形成纤维面料；
(4)将步骤(3)得到的纤维面料进行等离子体处理，功率80W，真空度30PA，处理时间为30～60s；
(5)将壳聚糖加入3％醋酸溶液，加入改性聚苯乙烯A，超声分散后加入氢氧化钠调节PH＝7，制得改性聚苯乙烯B；
(6)向改性聚苯乙烯B中加入架桥剂，搅拌均匀后涂抹在两个超细纤维编织成的面料的内侧，进行贴合，形成双侧面料；
(7)将双层面料进行第二次加热烘干，制得成品。
优选的，上述步骤(1)中：乙酸乙酯和环己烷体积比为3：1；丙烯酸和苯甲醇体积比为3：2。
优选的，上述步骤(3)中：第一次加热烘干加热温度为210～220℃，2～5min后立刻捞出进行一次烘干，烘干温度为90～120℃。
优选的，上述步骤(5)中：壳聚糖与改性聚苯乙烯A的体积比为0.5：1。
优选的，上述步骤(7)中：第二次加热烘干加热至150～200℃，1～2min后立刻进行第二次烘干，烘干温度为90～120℃。
实施例1：超薄防水面料一：
一种超薄防水面料，该面料组分以重量份计：
改性聚苯乙烯A重量分数为50份、改性聚苯乙烯B重量分数为10份、丙烯酸重量分数为5份、苯甲醇重量分数为5份、架桥剂重量分数为5份、壳聚糖重量分数为5份、NMMO溶液重量分数为50份。
该面料的制备方法如下：
(1)将聚苯乙烯溶于乙酸乙酯和环己烷复配的混合溶液中充分溶解，乙酸乙酯和环己烷体积比为3：1，升温至85℃，将其转移到带有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中，搅拌5min后，加入过氧化苯甲酰为引发剂，随后滴加丙烯酸和苯甲醇组成的混合单体，丙烯酸和苯甲醇体积比为3：2，待反应结束后时降温至60℃，得到改性聚苯乙烯A，将改性聚苯乙烯A加入NMMO溶液中搅拌均匀，得到改性聚苯乙烯纺丝液；
(2)室温下将改性聚苯乙烯纺丝液中加入N-N-二甲基甲酰胺，磁力搅拌8h，得到分散均匀的溶液，将制备的纺丝液转移到金属针头的喷丝嘴中，阳极为铜线，阴极为ITO玻璃，喷丝嘴到ITO之间的距离为10cm，流速为1.0mL/h，在相对湿度为40％，温度为22℃的条件下，调节两极电压为14kV，在ITO玻璃上获得改性聚苯乙烯超细纤维；
(3)将步骤(2)得到的超细纤维立刻放入改性聚苯乙烯A中，进行第一次加热烘干，加热温度为210℃，2min后立刻捞出进行一次烘干，温度为90℃，得到包覆改性聚苯乙烯的超细纤维，编织形成纤维面料；
(4)将步骤(3)得到的纤维面料进行等离子体处理，功率80W，真空度30PA，处理时间为30s；
(5)将壳聚糖加入3％醋酸溶液，加入改性聚苯乙烯A，壳聚糖与改性聚苯乙烯A的体积比为0.5：1，超声分散后加入氢氧化钠调节PH＝7，制得改性聚苯乙烯B；
(6)向改性聚苯乙烯B中加入架桥剂，搅拌均匀后涂抹在两个超细纤维编织成的面料的内侧，进行贴合，形成双侧面料；
(7)将双层面料进行第二次加热烘干，加热至150℃，1min后立刻进行第二次烘干，烘干温度为90℃，制得成品。
实施例2：超薄防水面料二：
一种超薄防水面料，该面料组分以重量份计：
改性聚苯乙烯A重量分数为100份、改性聚苯乙烯B重量分数为20份、丙烯酸重量分数为10份、苯甲醇重量分数为10份、架桥剂重量分数为10份、壳聚糖重量分数为10份、NMMO溶液重量分数为100份。
该面料的制备方法如下：
(1)将聚苯乙烯溶于乙酸乙酯和环己烷复配的混合溶液中充分溶解，乙酸乙酯和环己烷体积比为3：1，升温至85℃，将其转移到带有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中，搅拌5min后，加入过氧化苯甲酰为引发剂，随后滴加丙烯酸和苯甲醇组成的混合单体，丙烯酸和苯甲醇体积比为3：2，待反应结束后时降温至60℃，得到改性聚苯乙烯A，将改性聚苯乙烯A加入NMMO溶液中搅拌均匀，得到改性聚苯乙烯纺丝液；
(2)室温下将改性聚苯乙烯纺丝液中加入N-N-二甲基甲酰胺，磁力搅拌8h，得到分散均匀的溶液，将制备的纺丝液转移到金属针头的喷丝嘴中，阳极为铜线，阴极为ITO玻璃，喷丝嘴到ITO之间的距离为10cm，流速为1.0mL/h，在相对湿度为50％，温度为25℃的条件下，调节两极电压为14kV，在ITO玻璃上获得改性聚苯乙烯超细纤维；
(3)将步骤(2)得到的超细纤维立刻放入改性聚苯乙烯A中，进行第一次加热烘干，加热温度为220℃，4min后立刻捞出进行一次烘干，温度为120℃，得到包覆改性聚苯乙烯的超细纤维，编织形成纤维面料；
(4)将步骤(3)得到的纤维面料进行等离子体处理，功率80W，真空度30PA，处理时间为30s；
(5)将壳聚糖加入3％醋酸溶液，加入改性聚苯乙烯A，壳聚糖与改性聚苯乙烯A的体积比为0.5：1，超声分散后加入氢氧化钠调节PH＝7，制得改性聚苯乙烯B；
(6)向改性聚苯乙烯B中加入架桥剂，搅拌均匀后涂抹在两个超细纤维编织成的面料的内侧，进行贴合，形成双侧面料；
(7)将双层面料进行第二次加热烘干，加热至170℃，1min后立刻进行第二次烘干，烘干温度为120℃，制得成品。
对比例1
对比例1的处方组成同实施例1。该抑菌面料的制备方法与实施例1的区别仅在不进行步骤(4)的处理，其余制备步骤同实施例1。
对比例2
对比例2的处方组成同实施例1。该抑菌面料的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(5)的制备，步骤(6)加入水分进行替代反应进行，其余制备步骤同实施例1。
对比例3
对比例3的处方组成同实施例1。该抑菌面料的制备方法与实施例1的区别仅在步骤(7)的不同，将步骤(7)更改为：将双层面料进行直接进行烘干，烘干温度为120℃，制得成品。其余制备步骤同实施例1。
试验例1
1、试验方法
实施例1与对比例1、2、3为对照试验，将面料裁剪为相同大小，分别进行5次喷水处理，用纸巾将其表面的水分吸收，分别测量喷水前后面料重量变化。
2、试验结果
实施例1与对比例1、2、3喷水前后重量对比。
表1重量(g)
喷水前 喷水后
实施例1 5.34 5.44
对比例1 6.02 6.37
对比例2 5.80 6.02
对比例3 5.76 5.99
通过实施例1与对比例1、2、3喷水前后的质量对比，可以明显发现实施例1制备的超薄防水面料质量变化甚微，且喷水前质量最轻，说明本发明使用的等离子体处理、壳聚糖和二次加热都能不同程度上使面料增强防水性能，且使得制备的防水面料较轻，预示着本发明制备超薄防水面料，在具备优异防水性能的同时，质量也较轻。
试验例2
1、试验方法
实施例1与对比例2、3为对照试验，将面料裁剪为相同大小，分别测量其厚度进行对比。
2、试验结果
实施例1与对比例2、3的厚度对比。
表2厚度(mm)
厚度
实施例1 2.0
对比例2 2.8
对比例3 2.7
通过实施例1与对比例2、3的厚度对比，可以明显发现实施例1较为轻薄，说明本发明使用的壳聚糖反应以及二次加热，都对面料厚度产生影响，预示着本发明制备超薄防水面料，在具备优异的发热防水性能的同时较为轻薄。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超薄防水面料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：50～100份改性聚苯乙烯A、10～20份改性聚苯乙烯B、5～10份丙烯酸、5～10份苯甲醇、5～10份架桥剂、50～100份NMMO溶液、10～20份壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的一种超薄防水面料，其特征在于：所述改性聚苯乙烯A为用丙烯酸和苯甲醇两种单体对聚苯乙烯进行化学接枝改性。
3.根据权利要求1所述的一种超薄防水面料，其特征在于：所述改性聚苯乙烯B为用壳聚糖将改性聚苯乙烯A进行原位改性制得。
4.根据权利要求1所述的一种超薄防水面料，其特征在于：所述架桥剂主要成分为封闭多异氰酸酯。
5.一种超薄防水面料的制备方法，其特征在于，制备超薄防水面料的工艺流程为：改性聚苯乙烯纺丝液制备，静电纺丝，第一次加热烘干，等离子体处理，改性聚苯乙烯纺丝液发泡处理，双层面料涂抹纺丝液，第二加热次烘干。
6.根据权利要求5所述的一种超薄防水面料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)将聚苯乙烯溶于乙酸乙酯和环己烷复配的混合溶液中充分溶解，升温至85℃，将其转移到带有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中，搅拌5～10min后，加入过氧化苯甲酰为引发剂，随后滴加丙烯酸和苯甲醇组成的混合单体，待反应结束后时降温至60℃，得到改性聚苯乙烯A，将改性聚苯乙烯A加入NMMO溶液中搅拌均匀，得到改性聚苯乙烯纺丝液；
(2)室温下将改性聚苯乙烯纺丝液中加入N-N-二甲基甲酰胺，磁力搅拌8h，得到分散均匀的溶液，将制备的纺丝液转移到金属针头的喷丝嘴中，阳极为铜线，阴极为ITO玻璃，喷丝嘴到ITO之间的距离为10cm，流速为1.0mL/h，在相对湿度为40～50％，温度为22～28℃的条件下，调节两极电压为14kV，在ITO玻璃上获得改性聚苯乙烯超细纤维；
(3)将步骤(2)得到的超细纤维立刻放入改性聚苯乙烯A中，进行第一次加热烘干得到包覆改性聚苯乙烯的超细纤维，编织形成纤维面料；
(4)将步骤(3)得到的纤维面料进行等离子体处理，功率80W，真空度30PA，处理时间为30～60s；
(5)将壳聚糖加入3％醋酸溶液，加入改性聚苯乙烯A，超声分散后加入氢氧化钠调节PH＝7，制得改性聚苯乙烯B；
(6)向改性聚苯乙烯B中加入架桥剂，搅拌均匀后涂抹在两个超细纤维编织成的面料的内侧，进行贴合，形成双侧面料；
(7)将双层面料进行第二次加热烘干，制得成品。
7.根据权利要求6所述的一种超薄防水面料的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中：乙酸乙酯和环己烷体积比为3：1；丙烯酸和苯甲醇体积比为3：2。
8.根据权利要求6所述的一种超薄防水面料的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中：第一次加热烘干加热温度为210～220℃，2～5min后立刻捞出进行一次烘干，烘干温度为90～120℃。
9.根据权利要求6所述的一种超薄防水面料的制备方法，其特征在于，上述步骤(5)中：壳聚糖与改性聚苯乙烯A的体积比为0.5：1。
10.根据权利要求6所述的一种超薄防水面料的制备方法，其特征在于，上述步骤(7)中：第二次加热烘干加热至150～200℃，1～2min后立刻进行第二次烘干，烘干温度为90～120℃。
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