CN115012125A - 一种吸湿速干涤纶面料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及功能面料的技术领域，提供了一种吸湿速干涤纶面料及制备方法。该方法采用三层同轴静电纺丝，制得由内而外依次为聚乙烯吡咯烷酮、聚酯/聚乙烯吡咯烷酮、聚酯/聚乙烯吡咯烷酮的三层纤维形成的面料，再以去离子水浸泡除去聚乙烯吡咯烷酮，得到中空多孔聚酯纤维面料。该面料的聚酯纤维具有中空结构，并且纤维壁层包括两个多孔聚酯层，内层为孔径较小的多孔聚酯层，外层为孔径较大的多孔聚酯层。基于这一特殊结构，纤维外的水分可快速吸收进入纤维的中空结构内，并通过中空结构进行迅速扩散，明显提高蒸发速度。本发明的方法可提高涤纶面料的吸湿、导湿、散湿速率，实现良好的吸湿速干功能。
Description
技术领域
本发明属于功能面料的技术领域，提供了一种吸湿速干涤纶面料及制备方法。
背景技术
随着人们对服装面料的功能性要求越来越高，各种功能性面料应运而生，如速干面料、防紫外面料、防水面料、透气面料、防风面料等。其中，速干面料可将汗液迅速转移并通过扩大面积来加快蒸发速度，可使皮肤保持干燥清爽，因而受到人们喜爱。速干织造面料多用作运动服装或休闲服装，速干非织造面料多用作医用服装（如防护服、隔离服、手术服等）或一次性民用服装。
速干面料可采用棉、麻、竹等天然纤维，它们具有良好的吸湿性，麻纤维和竹原纤维由于存在沟槽条纹，具有优于棉纤维的导湿散湿效果；速干面料也可采用化学纤维，但普通化学纤维难以实现良好的吸湿速干效果，须借助物理改性（如异形截面纤维、表面刻蚀）、化学改性（如接枝共聚）或共混纺丝（如添加功能性粉末或混纤）等手段。
在化学纤维中，聚酯纤维具有耐高温、高强度、高弹性、耐酸碱等优点，并且具有良好的抗伽马射线能力，用作医用面料时可直接采用伽马射线进行消毒。但是，采用普通聚酯纤维制备的面料难以达到良好的速干效果，为此，本发明提出了一种吸湿速干涤纶面料及制备方法。
发明内容
为制备具有良好吸湿速干功能的涤纶面料，本发明提出了如下技术方案：
本发明首先提供了一种吸湿速干涤纶面料的制备方法，具体的制备步骤如下：
（1）将20-30重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份乙醇中，搅拌20-40min，真空脱泡，得到纺丝液1；
（2）将28-32重量份聚酯、0.5-1.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌1-2h，真空脱泡，得到纺丝液2；
（3）将28-32重量份聚酯、2.5-3.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌1-2h，真空脱泡，得到纺丝液3；
（4）采用三层同轴喷头的静电纺丝装置，将纺丝液1加入内层管注射器中，将纺丝液2加入中间层管注射器中，将纺丝液3加入外层管注射器中，进行静电纺丝，在接收板上得到三层结构纤维形成的非织造面料；
（5）将步骤（4）得到的非织造面料浸泡在40-60℃去离子水中，同时进行超声振荡，结束浸泡后取出面料，用去离子水洗涤2-3遍，自然干燥，得到吸湿速干涤纶面料。
步骤（1）-（3）是纺丝液的配制，以聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液作为纺丝液1，以聚酯和聚乙烯吡咯烷酮的三氟乙酸/二氯甲烷溶液作为纺丝液2和纺丝液3。纺丝液2和纺丝液3的区别在于聚乙烯吡咯烷酮的含量不同，纺丝液2采用较低的聚乙烯吡咯烷酮含量，纺丝液3采用较高的聚乙烯吡咯烷酮含量。
优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮为PVP-K30，数均分子量为40000-45000。
优选的，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或两种。
优选的，所述三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，三氟乙酸与二氯甲烷的重量比为3-4：1。
步骤（4）是同轴静电纺丝过程，采用同轴喷头进行三层纺丝，得到的纤维具有三层结构，内层为聚乙烯吡咯烷酮，中间层为聚酯/聚乙烯吡咯烷酮，外层为聚酯/聚乙烯吡咯烷酮。
优选的，所述三层同轴喷头的内层喷头的内径为0.1mm，外径为0.2mm；中间层喷头的内径为0.5mm，外径为0.6mm；外层喷头的内径为0.9mm，外径为1mm。
进一步优选的，所述静电纺丝的纺丝电压为20-25kV，接收距离为8-12cm，推进速率为0.002-0.003mm/s。
步骤（5）是通过浸泡除去聚乙烯吡咯烷酮，从而形成中空多孔纤维的过程。聚乙烯吡咯烷酮具有良好的水溶性，可通过去离子水浸泡除去。内层的聚乙烯吡咯烷酮去除后赋予纤维中空结构，中间层和外层的聚乙烯吡咯烷酮去除后赋予纤维多孔结构，即形成两个多孔聚酯壁层。由于纺丝液2和纺丝液3中的聚乙烯吡咯烷酮含量不同，聚乙烯吡咯烷酮的用量越多，形成的孔径越大，因而，两个多孔聚酯壁层具有不同的孔隙结构，外层聚酯的成孔孔径较大，内层聚酯的成孔孔径较小。
优选的，步骤（5）的浸泡过程中，每隔12-15h更换一次去离子水，并将面料用去离子水洗涤2-3次后重新浸泡，更换3-5次去离子水后即可结束浸泡。
优选的，步骤（5）中，所述超声振荡的超声波频率为35-40kHz。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的吸湿速干涤纶面料。该面料为聚酯纤维的非织造布，该聚酯纤维具有中空结构，并且纤维壁层包括两个多孔聚酯层，内层为孔径较小的多孔聚酯层，外层为孔径较大的多孔聚酯层。该面料正是利用聚酯纤维的这一特殊结构实现良好的吸湿速干效果，其原理在于：聚酯纤维壁层的孔隙具有毛细效应，可将水分由纤维外吸引到纤维的中空结构内，并且，通过设计不同孔径的多孔聚酯壁层，在芯吸压力差形成的差动效应下，水分更易从孔隙大的一侧引导至孔隙小的一侧，从而进一步促进水分从纤维外吸引进入纤维内部；水分通过多孔聚酯壁层进入纤维内部后，通过中空结构进行迅速扩散，蒸发面积大大增加，从而可明显提高蒸发速度。可见，利用聚酯纤维的特殊结构，可提高涤纶面料的吸湿、导湿、散湿速率，实现良好的吸湿速干功能。并且，聚乙烯吡咯烷酮去除后形成的中空结构，有利于提高聚酯纤维的吸水率。
在本发明的方案中，纺丝液2和纺丝液3中的聚乙烯吡咯烷酮的添加量尤为重要。一方面，纺丝液2和纺丝液3中的聚乙烯吡咯烷酮的添加量应具有较大的差值（即纺丝液3中的添加量应明显高于纺丝液2中的添加量），以确保具有理想的差动毛细效应。另一方面，纺丝液3中的聚乙烯吡咯烷酮添加量不宜太高，纺丝液2中的聚乙烯吡咯烷酮添加量不宜太低，因为：当聚乙烯吡咯烷酮的添加量太高时，形成的孔隙较大，毛细效应不明显，不利于水分的吸收转移；当聚乙烯吡咯烷酮的添加量太低时，虽然更小的孔径有利于毛细效应，但成孔数量少导致不能形成良好的水分通道，也不利于水分从纤维外进入中空结构内。优选的，纺丝液2中聚酯、聚乙烯吡咯烷酮、混合溶剂的重量比为28-32：0.5-1.5：100（更为优选的为30：1：100），纺丝液3中聚酯、聚乙烯吡咯烷酮、混合溶剂的重量比为28-32：2.5-3.5：100（更为优选的为30：3：100）。
本发明提供了一种吸湿速干涤纶面料及制备方法，其有益效果在于：该面料的聚酯纤维具有中空结构，并且纤维壁层包括两个多孔聚酯层，内层为孔径较小的多孔聚酯层，外层为孔径较大的多孔聚酯层。基于这一特殊结构，纤维外的水分可快速吸收进入纤维的中空结构内，并通过中空结构进行迅速扩散，明显提高蒸发速度。本发明的方法可提高涤纶面料的吸湿、导湿、散湿速率，实现良好的吸湿速干功能。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将25重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份乙醇中，搅拌30min，真空脱泡，得到纺丝液1；
（2）将30重量份聚酯、0.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌1h，真空脱泡，得到纺丝液2；
（3）将30重量份聚酯、2.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌1h，真空脱泡，得到纺丝液3；
（4）采用三层同轴喷头的静电纺丝装置，将纺丝液1加入内层管注射器中，将纺丝液2加入中间层管注射器中，将纺丝液3加入外层管注射器中，进行静电纺丝，在接收板上得到三层结构纤维形成的非织造面料；所述静电纺丝的纺丝电压为22kV，接收距离为10cm，推进速率为0.003mm/s；采用的三层同轴喷头的内层喷头的内径为0.1mm，外径为0.2mm；中间层喷头的内径为0.5mm，外径为0.6mm；外层喷头的内径为0.9mm，外径为1mm；
（5）将步骤（4）得到的非织造面料浸泡在60℃去离子水中，同时以频率为40kHz的超声波进行振荡，每隔12h更换一次去离子水，并将面料用去离子水洗涤2次后重新浸泡，更换5次去离子水后结束浸泡，取出面料，用去离子水洗涤2遍，自然干燥，得到吸湿速干涤纶面料。
实施例2
（1）将25重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份乙醇中，搅拌40min，真空脱泡，得到纺丝液1；
（2）将30重量份聚酯、1重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌1.5h，真空脱泡，得到纺丝液2；
（3）将30重量份聚酯、3重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌1.5h，真空脱泡，得到纺丝液3；
（4）采用三层同轴喷头的静电纺丝装置，将纺丝液1加入内层管注射器中，将纺丝液2加入中间层管注射器中，将纺丝液3加入外层管注射器中，进行静电纺丝，在接收板上得到三层结构纤维形成的非织造面料；所述静电纺丝的纺丝电压为20kV，接收距离为10cm，推进速率为0.003mm/s；采用的三层同轴喷头的内层喷头的内径为0.1mm，外径为0.2mm；中间层喷头的内径为0.5mm，外径为0.6mm；外层喷头的内径为0.9mm，外径为1mm；
（5）将步骤（4）得到的非织造面料浸泡在60℃去离子水中，同时以频率为40kHz的超声波进行振荡，每隔13h更换一次去离子水，并将面料用去离子水洗涤2次后重新浸泡，更换4次去离子水后结束浸泡，取出面料，用去离子水洗涤2遍，自然干燥，得到吸湿速干涤纶面料。
实施例3
（1）将25重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份乙醇中，搅拌20min，真空脱泡，得到纺丝液1；
（2）将30重量份聚酯、1.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌2h，真空脱泡，得到纺丝液2；
（3）将30重量份聚酯、3.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌2h，真空脱泡，得到纺丝液3；
（4）采用三层同轴喷头的静电纺丝装置，将纺丝液1加入内层管注射器中，将纺丝液2加入中间层管注射器中，将纺丝液3加入外层管注射器中，进行静电纺丝，在接收板上得到三层结构纤维形成的非织造面料；所述静电纺丝的纺丝电压为25kV，接收距离为10cm，推进速率为0.003mm/s；采用的三层同轴喷头的内层喷头的内径为0.1mm，外径为0.2mm；中间层喷头的内径为0.5mm，外径为0.6mm；外层喷头的内径为0.9mm，外径为1mm；
（5）将步骤（4）得到的非织造面料浸泡在50℃去离子水中，同时以频率为40kHz的超声波进行振荡，每隔15h更换一次去离子水，并将面料用去离子水洗涤2次后重新浸泡，更换3次去离子水后结束浸泡，取出面料，用去离子水洗涤2遍，自然干燥，得到吸湿速干涤纶面料。
对比例1
未制备纺丝液1，采用双层同轴喷头的静电纺丝装置，将纺丝液2加入内层管注射器中，将纺丝液3加入外层管注射器中，进行静电纺丝；内层喷头的内径为0.5mm，外径为0.6mm；外层喷头的内径为0.9mm，外径为1mm。其他制备条件与实施例2一致。
对比例2
未制备纺丝液2，采用双层同轴喷头的静电纺丝装置，将纺丝液1加入内层管注射器中，将纺丝液3加入外层管注射器中，进行静电纺丝；内层喷头的内径为0.1mm，外径为0.2mm；外层喷头的内径为0.9mm，外径为1mm。其他制备条件与实施例2一致。
上述实施例和对比例中，聚乙烯吡咯烷酮采用Mn=40000的PVP-K30；聚酯采用PET/PBT（摩尔比1:1）；三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中的三氟乙酸与二氯甲烷的重量比为4：1。
性能测试：
（1）吸水率：将面料裁成10cm×10cm试样，称取质量为m1，浸入25℃水中，自然吸水下沉，5min后取出，平展垂直悬挂，自然滴水，当两滴水的时间间隔大于30s时，立即称取质量为m2，以（m2-m1）×100%/m1计算吸水率，测试3次取平均值；
（2）滴水扩散时间：将面料裁成10cm×10cm试样，用胶头滴管汲取0.2mL三级水，从试样上方1cm处滴在试样上，记录水滴从接触试样表面至完全扩散的时间，测试3次取平均值，即为滴水扩散时间；
（3）水分蒸发速率：将测试滴水扩散时间后的样品立即置于标准大气条件下自然悬挂，每3min称取质量，直至连续两次质量差值不大于1%，绘制时间-蒸发量曲线，曲线明显变缓处的切线斜率即为水分蒸发速率。
所得数据如表1所示。
表1：
Claims (7)
1.一种吸湿速干涤纶面料的制备方法，其特征在于，具体的制备步骤如下：
（1）将20-30重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份乙醇中，搅拌20-40min，真空脱泡，得到纺丝液1；
（2）将28-32重量份聚酯、0.5-1.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌1-2h，真空脱泡，得到纺丝液2；
（3）将28-32重量份聚酯、2.5-3.5重量份聚乙烯吡咯烷酮加入100重量份三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，搅拌1-2h，真空脱泡，得到纺丝液3；
（4）采用三层同轴喷头的静电纺丝装置，将纺丝液1加入内层管注射器中，将纺丝液2加入中间层管注射器中，将纺丝液3加入外层管注射器中，进行静电纺丝，在接收板上得到三层结构纤维形成的非织造面料；
（5）将步骤（4）得到的非织造面料浸泡在40-60℃去离子水中，同时进行超声振荡，结束浸泡后取出面料，用去离子水洗涤2-3遍，自然干燥，得到吸湿速干涤纶面料。
2.根据权利要求1所述一种吸湿速干涤纶面料的制备方法，其特征在于：
所述聚乙烯吡咯烷酮为PVP-K30，数均分子量为40000-45000；
所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或两种；
所述三氟乙酸/二氯甲烷混合溶剂中，三氟乙酸与二氯甲烷的重量比为3-4：1。
3.根据权利要求1所述一种吸湿速干涤纶面料的制备方法，其特征在于：所述三层同轴喷头的内层喷头的内径为0.1mm，外径为0.2mm；中间层喷头的内径为0.5mm，外径为0.6mm；外层喷头的内径为0.9mm，外径为1mm。
4.根据权利要求1所述一种吸湿速干涤纶面料的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝的纺丝电压为20-25kV，接收距离为8-12cm，推进速率为0.002-0.003mm/s。
5.根据权利要求1所述一种吸湿速干涤纶面料的制备方法，其特征在于：步骤（5）的浸泡过程中，每隔12-15h更换一次去离子水，并将面料用去离子水洗涤2-3次后重新浸泡，更换3-5次去离子水后即可结束浸泡。
6.根据权利要求1所述一种吸湿速干涤纶面料的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，所述超声振荡的超声波频率为35-40kHz。
7.权利要求1-6任一项所述制备方法制备得到的吸湿速干涤纶面料。
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