CN114318682A - 一种易降解针刺无纺布及其制备方法 - Google Patents
一种易降解针刺无纺布及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114318682A CN114318682A CN202111586100.3A CN202111586100A CN114318682A CN 114318682 A CN114318682 A CN 114318682A CN 202111586100 A CN202111586100 A CN 202111586100A CN 114318682 A CN114318682 A CN 114318682A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- woven fabric
- pla
- drying
- parts
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims abstract description 91
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims abstract description 91
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims abstract description 91
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims abstract description 91
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims abstract description 91
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- -1 poly butylene succinate Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 14
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 14
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 claims abstract description 8
- ZMKVBUOZONDYBW-UHFFFAOYSA-N 1,6-dioxecane-2,5-dione Chemical compound O=C1CCC(=O)OCCCCO1 ZMKVBUOZONDYBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 48
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 33
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 33
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 27
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 27
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 5
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 5
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 5
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 5
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 claims description 5
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 claims description 4
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 claims description 4
- 210000000003 hoof Anatomy 0.000 claims description 4
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 3
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 19
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 17
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 5
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 4
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 244000299507 Gossypium hirsutum Species 0.000 description 1
- 244000302661 Phyllostachys pubescens Species 0.000 description 1
- 235000003570 Phyllostachys pubescens Nutrition 0.000 description 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical group 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- ODLMAHJVESYWTB-UHFFFAOYSA-N propylbenzene Chemical group CCCC1=CC=CC=C1 ODLMAHJVESYWTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种易降解针刺无纺布及其制备方法，该无纺布按重量份数计，包括以下组分：PLA复合材料40‑50份、聚丁二酸丁二醇酯10‑20份、改性竹纤维20‑30份、填料5‑10份、蛋白发泡剂4‑6份。这种无纺布采用PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯（PBS纤维）、改性竹纤维作为主要材料，其中竹纤维性能稳定、机械性能优异，PLA和PBS均为生物降解材料，PBS纤维还可以起到热熔粘结剂的作用，避免出现反弹蓬松等问题。这样制备的无纺布不仅环保性高，易降解，还具有良好的韧性、耐热性，具有良好的经济效益和环保效益。
Description
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种易降解针刺无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布又称不织布、针刺棉、针刺无纺布等。无纺布是由定向的或随机的纤维构成。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。多采用塑料颗粒为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。
然而现有技术中提供的无纺布制备材料如PET纤维降解性较差，回收成本较高，对环境污染较大，无法满足绿色环保发展的理念。
例如申请号为【CN201810897693.7】的一种拒水亲油复合针刺无纺布及其制备方法，包括以下步骤：将PET纤维与聚烯烃类纤维按照质量比为3:1-1:3进行共混，经针刺得到复合针刺无纺布；将复合针刺无纺布在110-160℃下进行热烘处理，处理时间为40-90min；采用浓度为50-70mL/L的改性树脂类无氟防水剂水溶液对热烘处理过的织物进行浸轧拒水整理，浸轧拒水整理的气压为1.8kPa，带液率为160％-230％，烘干后得到拒水亲油复合针刺无纺布。该发明的制备方法简单，相对于处理前的织物，所制备的复合针刺无纺布的拒水性、亲油性、拉伸强度得到明显提升。
上述针刺无纺布主要包括PET纤维、聚烯烃类纤维等制备材料，这种无纺布虽然性能优异，但是其制备材料难以降解，废弃后对环境污染较大，导致其无法满足绿色发展理念的需求，而且PET纤维与聚烯烃类纤维制备的无纺布稳定性较差，可能产生反弹蓬松问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种易降解针刺无纺布及其制备方法，这种无纺布采用PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯（PBS纤维）、改性竹纤维作为主要材料，其中竹纤维性能稳定、机械性能优异，PLA和PBS均为生物降解材料，PBS纤维还可以起到热熔粘结剂的作用，避免出现反弹蓬松等问题。这样制备的无纺布不仅环保性高，易降解，还具有良好的韧性、耐热性，具有良好的经济效益和环保效益。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：一方面，本发明提供了一种易降解针刺无纺布，按重量份数计，包括以下组分：PLA复合材料40-50份、聚丁二酸丁二醇酯10-20份、改性竹纤维20-30份、填料5-10份、蛋白发泡剂4-6份。
本发明采用PLA作为基底制备无纺布，具有优良的透气性、耐酸碱性以及力学性能。但是其强耐热性较差，受热不稳定。因此本发明采用滑石粉改性PLA。
作为优选的，所述PLA复合材料为PLA/滑石粉复合材料。
作为优选的，所述PLA/滑石粉复合材料的制备方法为：将干燥后的PLA与滑石粉在双螺杆挤出机中熔融共混，制备得到PLA/滑石粉复合材料，螺杆各段温度为160-190℃，机头温度为190℃，螺杆转速20r/min。
作为优选的，所述PLA与滑石粉的质量比为100：（5-7）。
滑石粉具有润滑性、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良物理、化学特性，由于滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片 的趋向和特殊的滑润性。将滑石粉与PLA复合作为基底材料，不仅可以提升PLA的耐热稳定性，还可以降低材料的生产成本，提升基底材料的加工性能。
竹纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素构成。
纤维素是竹纤维原料的主要化学成分，是D-葡萄糖β-1,4-糖苷键连接而成的线性大分子多糖，起着骨架作用，纤维受力的主要部分。半纤维素是由一些五碳糖和六碳糖等单糖构成的与纤维素相伴生的一种低分子物质，主要位于纤维素细胞的胞间层和细胞壁上，起着填充和粘结作用，并使得纤维具有弹性。木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳-碳键连接的具有三维网状结构的无定型高聚物，与半纤维素相互作用包覆在纤维素表面，粘接着纤维素，并传递水分。
竹纤维作为一种天然高分子材料，相对于合成纤维具有以下优点：竹纤维来源广；机械性能优良，单根毛竹纤维轴向拉伸强度可达1.43-1.69GPa，最大拉伸模量可达32.0-34.6GPa，比大多数的木质纤维高；密度低，竹纤维密度约1.38g/cm3左右，但是其比强度较大；吸湿性强，由于竹纤维中纤维素、半纤维素和木质素上带有大量的径基，使得竹纤维的亲水性较强；易降解，竹纤维中纤维素大分子由葡萄糖单体构成，高温酸性条件下容易降解，碱性环境中，纤维素、半纤维素、木质素的连接键也容易断裂，对环境无污染。
然而亲水性的极性竹纤维与PLA体系的界面结合较差，不利于应力的有效传递，直接混合会导致材料综合力学性能明显下降，受热易分解、吸湿率大，限制了天然竹纤维用于增强PLA体系性能的使用。
但是，竹纤维的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。其中，半纤维素由大量的单糖构成，它和木质素包覆在纤维素的表面，阻止了PLA对纤维素的浸润，导致PLA基底材料无法直接与纤维素接触。
因而，本发明对将竹纤维进行改性处理，以去除竹纤维中的半纤维素与木质素，不仅能提高竹纤维的结晶度和力学性能，也能改善竹纤维与PLA的相容性。
作为优选的，所述改性竹纤维的制备方法如下：将竹渣在95℃下干燥后，在高速混合机内粉碎，将粉碎后的竹粉经100目滤筛过筛后在质量浓度10％的NaOH溶液中浸泡24h，浸泡后的竹粉，用清水洗涤至中性，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥，干燥温度为102-105℃，时间为24-26h，干燥完后用高速粉碎机剪切、分散即得改性竹粉。
作为优选的，所述竹粉与NaOH溶液的质量比为20：1。
本发明对竹纤维进行碱处理，能有效溶解竹纤维中的非纤维素成分，提高纤维素分子链取向，使竹纤维结晶度提高，改变竹纤维表面的粗糙度，使得竹纤维沿轴向方向出现许多深浅不一的沟槽，加强竹纤维与PLA的机械互锁，并能提高竹纤维比表面积。
因此，经过碱处理的竹纤维可以均匀的分散到PLA的体系中，进而提升复合材料的力学性能和稳定性。
本发明还添加了填料改性纳米SiO2用于提升材料的力学性能。
纳米SiO2是一种化学稳定性好的无机材料，可以改善聚合物材料的力学、热学和电学性能，但由于其极性较高，加入到聚合物中容易团聚，从而影响到其对聚合物材料机械性能的提升。为改善SiO2在体系中的分散性，本发明还添加了硅烷偶联剂对纳米SiO2进行改性处理，以增强其与聚合物基质的相容性。
作为优选的，所述填料为改性纳米SiO2，所述改性纳米SiO2的制备方法如下：在120℃真空烘箱中干燥纳米SiO2粒子，将干燥后的纳米SiO2粒子和无水甲苯加入装有回流冷凝管的三颈烧瓶内，于25℃下搅拌30 min，然后滴加偶联剂KH550，在N2的保护下搅拌1h，然后升温至125℃反应4h，反应结束后，待温度降至室温，将反应物取出，依次用甲苯和无水乙醇洗涤，最后离心过滤，在常温下真空干燥24h，即得改性纳米SiO2。
作为优选的，所述纳米SiO2粒子、无水甲苯、偶联剂KH550的质量比为15：173：15。
纳米SiO2粒子与基体的极性相差较大，导致纳米SiO2在体系中的分散性差、容易发生聚集，而经硅烷偶联剂改性后，在纳米SiO2表面接枝有机官能团，从而降低了纳米SiO2表面的极性，使其能够更好地分散在体系中，进而提升材料的稳定性。
本发明还提供了蛋白发泡剂用于提升体系的整体相容性。
作为优选的，所述蛋白发泡剂为动物蹄角蛋白发泡剂。
动物蹄角蛋白发泡剂添加到体系中时，丝线中形成的海岛结构变得更为细密，其内部的短肽通过酯交换和胺酯交换反应嵌入PLA体系内，侧链的二硫键和巯基可以互相再进行交联反应，可以形成支撑骨架，使得整体混合性更佳，进而提升体系的力学性能。
另一方面，本发明还提供了一种易降解针刺无纺布的制备方法，包括以下步骤：
S1.干燥：将PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料干燥至含水率小于35ppm备用；
S2.熔融：将S1中干燥后的PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料混合后送入熔融设备融化，融化后加入蛋白发泡剂并搅拌均匀得熔体；
S3.拉丝：将S2中得到的熔体通过纺丝箱拉丝，拉丝的同时通过侧吹风冷却丝束，然后打散，铺设到传动网帘上；
S4.针刺：将S3中铺设好的网状无纺布通过针刺机针刺，得到成品易降解针刺无纺布。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明提供的一种易降解针刺无纺布，这种无纺布采用PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯（PBS纤维）、改性竹纤维作为主要材料，其中竹纤维性能稳定、机械性能优异，PLA和PBS均为生物降解材料，PBS纤维还可以起到热熔粘结剂的作用，避免出现反弹蓬松等问题。这样制备的无纺布不仅环保性高，易降解，还具有良好的韧性、耐热性，具有良好的经济效益和环保效益。
2.本发明提供的一种易降解针刺无纺布，其中纳米SiO2是一种化学稳定性好的无机材料，可以改善聚合物材料的力学、热学和电学性能，但由于其极性较高，加入到聚合物中容易团聚，从而影响到其对聚合物材料机械性能的提升。为改善SiO2在体系中的分散性，本发明还添加了硅烷偶联剂对纳米SiO2进行改性处理，以增强其与聚合物基质的相容性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种易降解针刺无纺布制备方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式，本发明并不限制于该实施例。
本发明具体实施例如下：
实施例1
一种易降解针刺无纺布，按重量份数计，包括以下组分：PLA复合材料40份、聚丁二酸丁二醇酯10份、改性竹纤维20份、填料5份、蛋白发泡剂4份。
该实施例中：
所述PLA复合材料为PLA/滑石粉复合材料。所述PLA/滑石粉复合材料的制备方法为：将干燥后的PLA与滑石粉在双螺杆挤出机中熔融共混，制备得到PLA/滑石粉复合材料，螺杆各段温度为160-190℃，机头温度为190℃，螺杆转速20r/min。其中，所述PLA与滑石粉的质量比为100：5。
所述改性竹纤维的制备方法如下：将竹渣在95℃下干燥后，在高速混合机内粉碎，将粉碎后的竹粉经100目滤筛过筛后在质量浓度10％的NaOH溶液中浸泡24h，浸泡后的竹粉，用清水洗涤至中性，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥，干燥温度为102℃，时间为24h，干燥完后用高速粉碎机剪切、分散即得改性竹粉。其中，所述竹粉与NaOH溶液的质量比为20：1。
所述改性纳米SiO2的制备方法如下：在120℃真空烘箱中干燥纳米SiO2粒子，将干燥后的纳米SiO2粒子和无水甲苯加入装有回流冷凝管的三颈烧瓶内，于25℃下搅拌30min，然后滴加偶联剂KH550，在N2的保护下搅拌1h，然后升温至125℃反应4h，反应结束后，待温度降至室温，将反应物取出，依次用甲苯和无水乙醇洗涤，最后离心过滤，在常温下真空干燥24h，即得改性纳米SiO2。其中，所述纳米SiO2粒子、无水甲苯、偶联剂KH550的质量比为15：173：15。
按照上述各组分对应的条件进行一种易降解针刺无纺布的制备，具体包括以下步骤：
S1.干燥：将PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料干燥至含水率小于35ppm备用；
S2.熔融：将S1中干燥后的PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料混合后送入熔融设备融化，融化后加入蛋白发泡剂并搅拌均匀得熔体；
S3.拉丝：将S2中得到的熔体通过纺丝箱拉丝，拉丝的同时通过侧吹风冷却丝束，然后打散，铺设到传动网帘上；
S4.针刺：将S3中铺设好的网状无纺布通过针刺机针刺，得到成品易降解针刺无纺布。
实施例2
一种易降解针刺无纺布，按重量份数计，包括以下组分：PLA复合材料45份、聚丁二酸丁二醇酯15份、改性竹纤维25份、填料8份、蛋白发泡剂5份。
该实施例中：
所述PLA复合材料为PLA/滑石粉复合材料。所述PLA/滑石粉复合材料的制备方法为：将干燥后的PLA与滑石粉在双螺杆挤出机中熔融共混，制备得到PLA/滑石粉复合材料，螺杆各段温度为160-190℃，机头温度为190℃，螺杆转速20r/min。其中，所述PLA与滑石粉的质量比为100：6。
所述改性竹纤维的制备方法如下：将竹渣在95℃下干燥后，在高速混合机内粉碎，将粉碎后的竹粉经100目滤筛过筛后在质量浓度10％的NaOH溶液中浸泡24h，浸泡后的竹粉，用清水洗涤至中性，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥，干燥温度为102℃，时间为24h，干燥完后用高速粉碎机剪切、分散即得改性竹粉。其中，所述竹粉与NaOH溶液的质量比为20：1。
所述改性纳米SiO2的制备方法如下：在120℃真空烘箱中干燥纳米SiO2粒子，将干燥后的纳米SiO2粒子和无水甲苯加入装有回流冷凝管的三颈烧瓶内，于25℃下搅拌30min，然后滴加偶联剂KH550，在N2的保护下搅拌1h，然后升温至125℃反应4h，反应结束后，待温度降至室温，将反应物取出，依次用甲苯和无水乙醇洗涤，最后离心过滤，在常温下真空干燥24h，即得改性纳米SiO2。其中，所述纳米SiO2粒子、无水甲苯、偶联剂KH550的质量比为15：173：15。
按照上述各组分对应的条件进行一种易降解针刺无纺布的制备，具体包括以下步骤：
S1.干燥：将PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料干燥至含水率小于35ppm备用；
S2.熔融：将S1中干燥后的PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料混合后送入熔融设备融化，融化后加入蛋白发泡剂并搅拌均匀得熔体；
S3.拉丝：将S2中得到的熔体通过纺丝箱拉丝，拉丝的同时通过侧吹风冷却丝束，然后打散，铺设到传动网帘上；
S4.针刺：将S3中铺设好的网状无纺布通过针刺机针刺，得到成品易降解针刺无纺布。
实施例3
一种易降解针刺无纺布，按重量份数计，包括以下组分：PLA复合材料50份、聚丁二酸丁二醇酯20份、改性竹纤维30份、填料10份、蛋白发泡剂6份。
该实施例中：
所述PLA复合材料为PLA/滑石粉复合材料。所述PLA/滑石粉复合材料的制备方法为：将干燥后的PLA与滑石粉在双螺杆挤出机中熔融共混，制备得到PLA/滑石粉复合材料，螺杆各段温度为160-190℃，机头温度为190℃，螺杆转速20r/min。其中，所述PLA与滑石粉的质量比为100：7。
所述改性竹纤维的制备方法如下：将竹渣在95℃下干燥后，在高速混合机内粉碎，将粉碎后的竹粉经100目滤筛过筛后在质量浓度10％的NaOH溶液中浸泡24h，浸泡后的竹粉，用清水洗涤至中性，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥，干燥温度为102℃，时间为24h，干燥完后用高速粉碎机剪切、分散即得改性竹粉。其中，所述竹粉与NaOH溶液的质量比为20：1。
所述改性纳米SiO2的制备方法如下：在120℃真空烘箱中干燥纳米SiO2粒子，将干燥后的纳米SiO2粒子和无水甲苯加入装有回流冷凝管的三颈烧瓶内，于25℃下搅拌30min，然后滴加偶联剂KH550，在N2的保护下搅拌1h，然后升温至125℃反应4h，反应结束后，待温度降至室温，将反应物取出，依次用甲苯和无水乙醇洗涤，最后离心过滤，在常温下真空干燥24h，即得改性纳米SiO2。其中，所述纳米SiO2粒子、无水甲苯、偶联剂KH550的质量比为15：173：15。
按照上述各组分对应的条件进行一种易降解针刺无纺布的制备，具体包括以下步骤：
S1.干燥：将PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料干燥至含水率小于35ppm备用；
S2.熔融：将S1中干燥后的PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料混合后送入熔融设备融化，融化后加入蛋白发泡剂并搅拌均匀得熔体；
S3.拉丝：将S2中得到的熔体通过纺丝箱拉丝，拉丝的同时通过侧吹风冷却丝束，然后打散，铺设到传动网帘上；
S4.针刺：将S3中铺设好的网状无纺布通过针刺机针刺，得到成品易降解针刺无纺布。
对比例1
在实施例2的基础上，采用常规竹纤维代替改性竹纤维，以此作为对比例1的条件，并制备得到对比例1的无纺布。
对比例2
在实施例2的基础上，体系中不添加改性纳米SiO2，以此作为对比例2的条件，并制备得到对比例2的无纺布。
试验例1
取实施例1-3和对比例1-2中制得的无纺布，按照《GB/T17639-2008土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》上所载的方案进行力学性能检测，得到检测结果如下表1所示，其中，标称断裂强度设为50kN/m，下表中横纵向伸长率也变为该强度下的横纵向伸长率，当横纵向断裂强度小于50kN/m时，按照其断裂时伸长率进行记录。
表1实施例1-3和对比例1-2制得的无纺布力学性能测试结果
| 项目 | 横纵向断裂强度kN/m | 横纵向伸长率（%） | CBR顶破强力kN | 横纵向撕破强力kN |
| 实施例1 | 67.0 | 52.8 | 13.2 | 2.1 |
| 实施例2 | 68.2 | 55.4 | 14.1 | 2.3 |
| 实施例3 | 66.6 | 53.2 | 12.5 | 2.0 |
| 对比例1 | 59.0 | 51.3 | 10.2 | 1.6 |
| 对比例2 | 43.4 | 46.2 | 8.3 | 1.1 |
由表1的测试结果可知，实施例1-3制备的无纺布断裂强度、伸长率和强力较对比例1有小幅提升。这可能是由于实施例1-3中的改性竹纤维中，对竹纤维进行碱处理，能有效溶解竹纤维中的非纤维素成分，提高纤维素分子链取向，使竹纤维结晶度提高，改变竹纤维表面的粗糙度，使得竹纤维沿轴向方向出现许多深浅不一的沟槽，加强竹纤维与PLA的机械互锁，并能提高竹纤维比表面积。而经过碱处理的竹纤维可以均匀的分散到PLA的体系中，进而提升复合材料的力学性能。
同时实施例1-3制备的无纺布断裂强度、伸长率和强力较对比例2有大幅提升。这可能是由于，纳米SiO2经硅烷偶联剂改性后，在纳米SiO2表面接枝有机官能团，从而降低了纳米SiO2表面的极性，使其能够很好地分散在体系中，可以有效提升材料的强度，进而提升无纺布的力学性能。
试验例2
耐老化性能测试：参照GB/T16422.3中的1A型灯日光紫外区的相对紫外光谱辐照度（方法A），对实施例1-3和对比例1-2中制得的无纺布的试样进行辐照处理，然后再次按照《GB/T17639-2008土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》上所载的方案进行力学性能检测，测试结果如表2所示。
表2实施例1-3和对比例1-2制得的无纺布老化后的力学性能测试结果
| 项目 | 横纵向断裂强度kN/m | 横纵向伸长率（%） | CBR顶破强力kN | 横纵向撕破强力kN |
| 实施例1 | 66.8 | 52.7 | 13.1 | 2.1 |
| 实施例2 | 68.1 | 55.4 | 14.0 | 2.3 |
| 实施例3 | 66.6 | 53.2 | 12.5 | 2.0 |
| 对比例1 | 54.7 | 49.2 | 9.1 | 1.4 |
| 对比例2 | 43.1 | 45.9 | 8.2 | 1.0 |
由表2的结果可知，实施例1-3制备的无纺布经光照老化后的力学性能基本不变，说明本发明实施例制备的无纺布稳定性强，耐老化性能优异。
对比例1制备的无纺布力学性能变化较大，而对比例2制备的无纺布力学性能变化较小。实施例1-3和对比例2中采用的改性竹纤维，而经过碱处理的竹纤维可以均匀的分散到PLA的体系中，进而提升复合材料的稳定性。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施例只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种易降解针刺无纺布，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：PLA复合材料40-50份、聚丁二酸丁二醇酯10-20份、改性竹纤维20-30份、填料5-10份、蛋白发泡剂4-6份。
2.根据权利要求1所述的一种易降解针刺无纺布，其特征在于，所述PLA复合材料为PLA/滑石粉复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种易降解针刺无纺布，其特征在于，所述PLA/滑石粉复合材料的制备方法为：将干燥后的PLA与滑石粉在双螺杆挤出机中熔融共混，制备得到PLA/滑石粉复合材料，螺杆各段温度为160-190℃，机头温度为190℃，螺杆转速20r/min。
4.根据权利要求3所述的一种易降解针刺无纺布，其特征在于，所述PLA与滑石粉的质量比为100：（5-7）。
5.根据权利要求1所述的一种易降解针刺无纺布，其特征在于，所述改性竹纤维的制备方法如下：将竹渣在95℃下干燥后，在高速混合机内粉碎，将粉碎后的竹粉经100目滤筛过筛后在质量浓度10％的NaOH溶液中浸泡24h，浸泡后的竹粉，用清水洗涤至中性，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥，干燥温度为102-105℃，时间为24-26h，干燥完后用高速粉碎机剪切、分散即得改性竹粉。
6.根据权利要求5所述的一种易降解针刺无纺布，其特征在于，所述竹粉与NaOH溶液的质量比为20：1。
7.根据权利要求1所述的一种易降解针刺无纺布，其特征在于，所述填料为改性纳米SiO2，所述改性纳米SiO2的制备方法如下：在120℃真空烘箱中干燥纳米SiO2粒子，将干燥后的纳米SiO2粒子和无水甲苯加入装有回流冷凝管的三颈烧瓶内，于25℃下搅拌30 min，然后滴加偶联剂KH550，在N2的保护下搅拌1h，然后升温至125℃反应4h，反应结束后，待温度降至室温，将反应物取出，依次用甲苯和无水乙醇洗涤，最后离心过滤，在常温下真空干燥24h，即得改性纳米SiO2。
8.根据权利要求7所述的一种易降解针刺无纺布，其特征在于，所述纳米SiO2粒子、无水甲苯、偶联剂KH550的质量比为15：173：15。
9.根据权利要求1所述的一种易降解针刺无纺布，其特征在于，所述蛋白发泡剂为动物蹄角蛋白发泡剂。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种易降解针刺无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.干燥：将PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料干燥至含水率小于35ppm备用；
S2.熔融：将S1中干燥后的PLA复合材料、聚丁二酸丁二醇酯、改性竹纤维、填料混合后送入熔融设备融化，融化后加入蛋白发泡剂并搅拌均匀得熔体；
S3.拉丝：将S2中得到的熔体通过纺丝箱拉丝，拉丝的同时通过侧吹风冷却丝束，然后打散，铺设到传动网帘上；
S4.针刺：将S3中铺设好的网状无纺布通过针刺机针刺，得到成品易降解针刺无纺布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111586100.3A CN114318682A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种易降解针刺无纺布及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111586100.3A CN114318682A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种易降解针刺无纺布及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114318682A true CN114318682A (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=81055265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111586100.3A Pending CN114318682A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种易降解针刺无纺布及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114318682A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101914272A (zh) * | 2010-08-02 | 2010-12-15 | 深港产学研基地产业发展中心 | 可生物降解的改性聚乳酸材料及制备方法以及由其制备无纺布的方法 |
| CN102585464A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-18 | 清华大学深圳研究生院 | 一种聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/竹粉复合材料及制法 |
| CN103170255A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-06-26 | 华南理工大学 | 纳米SiO2/纤维素复合分离膜的制备方法 |
| JP2018204168A (ja) * | 2017-06-05 | 2018-12-27 | 旭化成株式会社 | 生分解性長繊維不織布 |
| CN109705549A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-03 | 金华市秸和环保技术咨询有限公司 | 一种竹纤维环保材料及其制备方法 |
| CN112064148A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-11 | 恒兆(湖北)新材料科技股份有限公司 | 一种坚韧型针刺无纺布 |
| CN113279144A (zh) * | 2021-05-22 | 2021-08-20 | 冠和卫生用品有限公司 | 一种环保可降解无纺布及其制备方法 |
| CN113637300A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-12 | 杭州卓普新材料科技有限公司 | 一种全生物质聚乳酸竹纤维复合材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-23 CN CN202111586100.3A patent/CN114318682A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101914272A (zh) * | 2010-08-02 | 2010-12-15 | 深港产学研基地产业发展中心 | 可生物降解的改性聚乳酸材料及制备方法以及由其制备无纺布的方法 |
| CN102585464A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-18 | 清华大学深圳研究生院 | 一种聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/竹粉复合材料及制法 |
| CN103170255A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-06-26 | 华南理工大学 | 纳米SiO2/纤维素复合分离膜的制备方法 |
| JP2018204168A (ja) * | 2017-06-05 | 2018-12-27 | 旭化成株式会社 | 生分解性長繊維不織布 |
| CN109705549A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-03 | 金华市秸和环保技术咨询有限公司 | 一种竹纤维环保材料及其制备方法 |
| CN112064148A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-11 | 恒兆(湖北)新材料科技股份有限公司 | 一种坚韧型针刺无纺布 |
| CN113279144A (zh) * | 2021-05-22 | 2021-08-20 | 冠和卫生用品有限公司 | 一种环保可降解无纺布及其制备方法 |
| CN113637300A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-12 | 杭州卓普新材料科技有限公司 | 一种全生物质聚乳酸竹纤维复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mousavi et al. | Mechanical properties of bamboo fiber-reinforced polymer composites: a review of recent case studies | |
| AT502743B1 (de) | Cellulosischer formkörper, verfahren zu seiner herstellung und dessen verwendung | |
| CN106009056B (zh) | 一种聚合物纳米纤维基气凝胶材料及其制备方法 | |
| CN110699854B (zh) | 一种抗静电无纺布及其制作工艺 | |
| CN110670242B (zh) | 一种抗菌无纺布及其制作工艺 | |
| CN106048885B (zh) | 一种纤维素纤维和纳米纤维复合隔音材料及其制备方法 | |
| KR101754907B1 (ko) | 기능성 셀룰로오스 복합 섬유판 및 이의 제조방법 | |
| Kurien et al. | Natural fiber composites as sustainable resources for emerging applications-a review | |
| DE102009043428A1 (de) | Dünnvliesstoff auf Basis von Naturfasern und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| CN111593484A (zh) | 一种易降解的sms纺粘无纺布的制备方法 | |
| Yusof et al. | Flame retardancy of particleboards made from oil palm trunk-poly (vinyl) alcohol with citric acid and calcium carbonate as additives | |
| JP2004284246A (ja) | 繊維複合樹脂品及びその製造方法 | |
| Syduzzaman et al. | Unveiling new frontiers: Bast fiber‐reinforced polymer composites and their mechanical properties | |
| CN114575039B (zh) | 一种无反弹针刺无纺布及其制备方法 | |
| Zhu et al. | Recent advances on bast fiber composites: Engineering innovations, applications and perspectives | |
| CN114318682A (zh) | 一种易降解针刺无纺布及其制备方法 | |
| Tronci et al. | Raw materials and polymer science for nonwovens | |
| CN113862903B (zh) | 改性聚乳酸非织造布及其制备方法和应用 | |
| CN1080780C (zh) | 易原纤化的纤维及其生产方法和原纤维及其生产方法以及含原纤维的无纺织物的生产方法 | |
| CN113430714B (zh) | 一种β晶聚丙烯抗老化土工布及其制备方法 | |
| CN114481437A (zh) | 一种聚乳酸纤维和蚕丝直立绵絮片及其制备方法 | |
| DE20021096U1 (de) | Naturfaserdämmvlies | |
| Wimmer et al. | Plant-Fiber and wood-based functional materials | |
| CN111607901A (zh) | 一种高强度阻燃汽车内饰板的制备方法 | |
| CN108385197B (zh) | 一种增韧聚乳酸多孔纳米纤维及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220412 |