CN115652635A - 一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及其制备方法，本发明的织物为由高吸水纱线织造而成或由普通纺织基布经处理得到的高吸水织物，或由高吸水织物、功能高吸水涂层剂、面层涂层制得的高吸水涂层织物。本发明利用预上浆和交联后处理的方式对纱线/普通织物上吸水浆预聚物，预聚物更易渗透到纱线/织物中对每根单纱进行包覆，再通过交联处理，预聚物与处理过程中的交联剂发生反应，形成一定网络状的功能高吸水结构，表面遇水后，高吸水材料内部通过化学键结合水分，使织物中单根吸水性纱线膨胀阻塞织物内部空隙，织物受热受压后水分也不容易被释放出来，具有缓释、保湿作用，其吸入的水分作为相变控温介质，可作为消防面料和伪装面料。
Description
技术领域
本发明涉及功能性织物领域，具体讲的是一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及其制备方法。
背景技术
高吸水聚合物是一种具有一定交联度的三维网络结构状的新型功能高分子材料，分子链上含有很多强亲水基团，能吸收相当于自身质量几百倍甚至几千倍的水，并且吸水后加热加压也不易失水。
目前的防水涂层织物大多仅处于面层涂层开发阶段，织物在环境中因各种因素造成表层破坏时，防水效果大幅下降，织物寿命减少。因此将高吸水材料、织物、面层涂层相结合，涂层织物面层破坏后，纱线表面附着的高吸水材料吸水膨胀，堵塞织物内部空隙，达到优良的防水效果。另外，将表层涂覆高吸水材料的织物盖在火焰上能够失水消耗大量的热能，又因SAP在物体表面形成稳定的凝胶层，隔绝火源与空气，进而达到灭火阻燃效果，利用其吸入的水分作为相变控温介质也可赋予织物优良的伪装功能。由于高吸水聚合物优异的吸水保水性能，现已广泛应用于消防、军事、卫生材料、医药制剂辅料、农林园艺、建筑材料、食品保鲜剂和复合吸水材料等方面。
发明内容
本发明要解决的技术问题一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及其制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物，由高吸水纱线织造而成或由普通纺织基布经处理得到的高吸水织物，或者由高吸水织物与功能高吸水涂层剂和/或面层涂层制得的高吸水涂层织物。
进一步的，所述高吸水纱线/高吸水织物是将经前处理的普通纱线/普通织物浸渍于含有吸水浆预聚物的浆槽中，经两次预上浆后，将纱线/织物依次浸渍于交联浆浆槽和改性浆浆槽中进行交联、功能改性，再经热烘、卷绕得到；高吸水纱线还可以是将普通纤维与高吸水纤维短纤以一定配比混纺而成的混纺纱线。高吸水织物还可以是高吸水纱线通过机织/针织的方法织造得到。其中利用纱线/织物预上浆和交联后处理的方式上吸水浆预聚物，预聚物更易渗透到纱线中对每根单纱进行包覆，再通过交联处理，预聚物与处理过程中的交联剂发生反应，形成具有一定网络状的功能高吸水结构。
进一步的，吸水浆预聚物的制备方法包括以下步骤：
步骤1.1、将丙烯酸和一定量的去离子水混合，然后与适量质量分数为15.0％～50.0％的NaOH发生中和反应生成丙烯酸钠制备丙烯酸钠；
步骤1.2、将丙烯酸钠在常温下与丙烯酰胺混合均匀，其中，丙烯酸、丙烯酰胺和NaOH三者的质量比为(1～2):2:1；
步骤1.3、加入相当于丙烯酸与丙烯酰胺质量总和的0.4％～0.8％的过硫酸钾作为引发剂，升温至45～50℃，搅拌均匀，再将溶液升温到50℃～55℃反应20～35min，之后缓慢升温至55～65℃反应60～100min，直至反应结束。
进一步的，所述交联剂包括质量分数为20～35％的戊二醛水溶液和适量扩散剂；所述改性浆包括质量分数为10～20％的戊二醛水溶液，0％～8％的功能添加剂和适量扩散剂；所述功能添加剂为阻燃剂、抗静电剂、亲水剂、抗菌整理剂、抗紫外线整理剂等其中一种或几种。
进一步的，高吸水涂层织物是由功能高吸水涂层剂或者防水面层经刮涂/辊涂在高吸水织物表面，再经热烘后制得；或是由功能高吸水涂层剂经刮涂/辊涂在高吸水织物表面后热烘，再在织物表面涂覆防水面层后烘干制得。表面涂覆功能高吸水涂层剂的织物吸水后，受热受压水分不容易被释放出来，具有缓释、保湿、隔热隔氧作用，其吸入的水分作为相变控温介质，在遇高温情况下，织物表面的水分可吸收大量热量，用于阻燃、伪装用面料；表面涂覆防水面层的织物因外界因素表层破坏时，水分由裂缝处渗入高吸水涂层中。织物中的吸水组分膨胀，阻塞织物内部纱线间孔隙，起到高防水作用。
进一步的，所述功能高吸水涂层剂制备方法包括以下步骤：
步骤1.1、将丙烯酸(AA)和一定量的去离子水混合，然后与适量质量分数为30.0％～50.0％的NaOH发生中和反应生成丙烯酸钠。
步骤1.2、在常温下与丙烯酰胺(AM)混合均匀，其中，AA、AM、NaOH三者的质量比为2～3:2:1。
步骤1.3、加入剂量为AA与AM质量总和的0.5％～1.0％的过硫酸钾(KPS)作为引发剂，升温至45～50℃，搅拌均匀。再将溶液升温到50℃～55℃反应20～35min，之后缓慢升温至55～65℃反应60～100min，直至反应结束。
步骤1.4、冷却后加入AA与AM质量总和2％～4％的质量分数为30～45％的戊二醛水溶液、0％～8％的功能添加剂、适量扩散剂，搅拌8～20min。
进一步的，所述功能高吸水涂层剂为含10％～50％商业化高吸水树脂和0％～8％功能添加剂的涂层剂。
进一步的，所述防水面层的涂层剂采用PVC、PA、PU和PE等其中一种或几种制备得到。
一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物的制备方法，具体为：
将高吸水纱线织造得到高吸水织物；
或将普通纺织基布经高吸水处理得到高吸水织物；
或将高吸水织物与功能高吸水涂层剂和/或面层涂层制得高吸水涂层织物。
进一步的，所述高吸水纱线/织物是将经前处理的普通纱线/织物浸渍于含有吸水浆预聚物的浆槽中，经两次预上浆后，再将纱线/织物依次浸渍于交联浆浆槽和改性浆浆槽中进行交联、功能改性，再经热烘、卷绕得到；高吸水纱线还可以是将普通纤维与高吸水纤维短纤以一定配比混纺而成的混纺纱线。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)利用纱线预上浆和交联后处理的方式对长丝/普通织物上吸水浆预聚物，预聚物更易渗透到纱线/织物中对每根单纱进行包覆，再通过交联处理，预聚物与处理过程中的交联剂发生反应，形成具有一定网络状的功能高吸水结构；制得的高吸水织物表面遇水后，高吸水材料内部通过化学键结合水分，使织物中各单根吸水性纱线膨胀，阻塞织物内部空隙，织物受热受压后吸收的水分也不容易被释放出来，具有缓释、保湿作用，其吸入的水分作为相变控温介质，具有阻燃灭火、伪装等功能，可作为消防面料和伪装面料。
(2)纱线上浆织造和高吸水性涂层复合可赋予涂层织物更加优异的保水防水等性能。涂层剂更易渗透进上浆纱线及织物内部，增加涂层膜与基材的接触面积，使两者更好地锚固，提高机械黏合性能。当涂层织物的防水面层刮破，水分由裂缝处渗入高吸水涂层中。织物中的吸水组分膨胀，阻塞织物内部纱线间孔隙，起到高防水作用。
(3)增加防水面层后，织物吸水后，受热受压水分不容易被释放出来，具有缓释、保湿、隔热隔氧作用，其吸入的水分作为相变控温介质，在遇高温的情况下，织物表面的水分可吸收大量热量，可用于阻燃、伪装用面料。
下面结合附图和实例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1、具有高防水、阻燃及伪装功能的织物示意图；
图2、具有高防水、阻燃及伪装功能的织物的制备流程图；
图3、普通纱线/普通织物预上浆、交联、改性、织造流程图。
图中，各标号代表的部件含义如下：
1、高吸水纱线；2、高吸水织物；3、功能高吸水浆；4、面层涂层
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1-3为本申请的织物的结构图和制备流程图。
实施例1
本发明实施例中，一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及制备方法，所述织物由高吸水纱线、功能高吸水涂层剂两部分复合而成。
首先对纱线进行等离子体处理。
所述纱线种类为PET长丝纱。
将丙烯酸(AA)和一定量的去离子水混合，然后与适量质量分数为20.0％的NaOH发生中和反应生成丙烯酸钠。接着在常温下与丙烯酰胺(AM)混合均匀，其中，AA、AM、NaOH三者的质量比为1.5:2:1。再加入剂量为AA与AM质量总和的0.5％的过硫酸钾(KPS)作为引发剂，升温至50℃，搅拌均匀。再将溶液升温到55℃反应30min，之后缓慢升温至60℃反应60min，直至反应结束，得到吸水浆预聚物。
将纱线浸入含有吸水浆预聚物的浆槽进行两次预上浆，然后浸入25％戊二醛水溶液的交联浆槽中发生交联反应，再输送至含5％硼酸锌阻燃剂、3％扩散剂的15％戊二醛水溶液的改性浆中再交联、改性处理，将处理后的纱线烘干、卷绕后得到高吸水纱线。
所述织造过程为：将所得高吸水纱线在织机上从织轴拉出，绕过后梁，穿过经停片、综眼和筘而到织口，与纬纱交织形成机织物，得到高吸水织物。
在吸水浆预聚物中加入适量含5％硼酸锌阻燃剂的25％戊二醛水溶液，搅拌15min得到功能高吸水涂层剂。
将所得高吸水织物正反面以刮刀涂层的方式均匀涂覆一层功能高吸水涂层剂，置于烘干机内烘干，烘干温度、时间分别为150℃、4h。取出涂层织物并冷却，即得阻燃、伪装用高吸水涂层织物。
实施例2
本发明实施例中，一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及其制备方法，所述织物由高吸水织物、面层涂层剂两部分复合而成。
首先对基布进行等离子体处理。
所述基布为涤纶针织布。
用天平分别称取100份EPVC、72份DOP、5份DOA、20份碳酸钙、2.3份稳定剂并将其在容器中搅拌直至浆料完全混合均匀，制得PVC混合涂层浆料。
将丙烯酸(AA)和一定量的去离子水混合，然后与适量质量分数为30.0％的NaOH发生中和反应生成丙烯酸钠。接着在常温下与丙烯酰胺(AM)混合均匀，其中，AA、AM、NaOH三者的质量比为2:2:1。再加入剂量为AA与AM质量总和的0.5％的过硫酸钾(KPS)作为引发剂，升温至50℃，搅拌均匀。再将溶液升温到55℃反应30min，之后缓慢升温至60℃反应80min，直至反应结束，得到吸水浆预聚物。
将基布浸渍于含吸水浆预聚物的浆槽中进行两次预上浆，再将基布输送至质量分数为30％的戊二醛水溶液中发生交联反应，然后送入含6％抗紫外线整理剂、3％扩散剂的质量分数为10％的戊二醛水溶液中进行改性处理，烘干后得到高吸水织物。
将高吸水织物放在电热恒温鼓风干燥箱中130℃干燥焙烘3h后取出冷却。在织物的正反两面均匀刮涂一层PVC混合涂层浆料然后置于烘干机内，设置烘干温度、时间为150℃、2min。取出织物并冷却，即得防水用高吸水涂层织物。
实施例3
本发明实施例中，一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及其制备方法，所述织物由普通织物经吸水性处理而成。
所述普通织物为芳纶机织物。
将丙烯酸(AA)和一定量的去离子水混合，然后与适量质量分数为25％的NaOH发生中和反应生成丙烯酸钠。在常温下与丙烯酰胺(AM)混合均匀，其中，AA、AM、NaOH三者的质量比为1.5:2:1。加入剂量为AA与AM质量总和的0.6％的过硫酸钾(KPS)作为引发剂，升温至50℃，搅拌均匀。再将溶液升温到55℃反应25min，之后缓慢升温至60℃反应100min，直至反应结束，得到吸水浆预聚物。
将芳纶织物浸渍于吸水浆预聚物中，再将其输送至质量分数为35％的戊二醛水溶液中发生交联反应，然后送入含7％抗紫外线整理剂、5％扩散剂的质量分数为12％的戊二醛水溶液中进行改性处理，最后放入烘箱内烘干。烘干温度、时间分别为：150℃、4h。取出织物即得阻燃、伪装用高吸水织物。
实施例4
本发明实施例中，一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及其制备方法，所述织物由高吸水纱线织造而成。
首先对纱线进行碱处理。
所述纱线为棉纱。
将丙烯酸(AA)和一定量的去离子水混合，然后与适量质量分数为20.0％的NaOH发生中和反应生成丙烯酸钠。接着在常温下与丙烯酰胺(AM)混合均匀，其中，AA、AM、NaOH三者的质量比为1.5:2:1。再加入剂量为AA与AM质量总和的0.5％的过硫酸钾(KPS)作为引发剂，升温至50℃，搅拌均匀。再将溶液升温到55℃反应30min，之后缓慢升温至60℃反应60min，直至反应结束，得到吸水浆预聚物。
将纱线浸入含有吸水浆预聚物的浆槽进行两次预上浆，然后浸入25％戊二醛水溶液的交联浆槽中发生交联反应，再输送至含3％硼酸锌阻燃剂、2％扩散剂的13％戊二醛水溶液的改性浆中再交联、改性处理，将处理后的纱线烘干、卷绕后得到高吸水纱线。
所述织造过程为：将所得高吸水纱线在织机上从织轴拉出，绕过后梁，穿过经停片、综眼和筘而到织口，与纬纱交织形成机织物，得到阻燃、伪装用高吸水织物。
实施例5
本发明实施例中，一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物及其制备方法，所述织物由高吸水织物和功能高吸水涂层剂制得。
准备SAF与棉纤维以3:2混纺的纱线，即高吸水纱线。
将高吸水纱线在织机上从织轴拉出，绕过后梁，穿过经停片、综眼和筘而到织口，与纬纱交织形成机织物，得到高吸水织物。
将购买的350目的SAP与自制伪装涂料以2:7的比例混合，再加入5％的抗静电整理剂并混合均匀，得到功能高吸水涂层剂。
将所得功能高吸水涂层剂均匀地刮涂在高吸水织物表面，烘干后得到阻燃、伪装用高吸水涂层织物。
试验表明，织物浸入水中的吸水量可达400～600g/m2，单位面积含水量约510g/m2时，日照下高吸水涂层织物降温效果维持时间约为40～50min，具有优良的伪装功能。
经过试验，本发明一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物拥有更优良的防水保水、阻燃及伪装性能，具体包括：该织物在使用过程中，环境中的水分渗入织物，高吸水层迅速吸水膨胀，弥补织物孔隙，阻挡外界的水分穿透织物，达到防水堵水效果，且保水效果很佳。遇到明火时，将吸水后的织物盖于火焰上后可吸收大量热能并隔绝氧气，从而使火焰熄灭，阻燃剂的添加使织物具有更加优良的阻燃性能。由于吸水后的高吸水性树脂中的水分可作为相变控温介质，相变材料潜热大，控温能力强，同时隐身组分亦具有良好的控温功能，因此也可赋予织物优良的伪装功能。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物，其特征在于，由高吸水纱线织造而成或由普通纺织基布经处理得到的高吸水织物，或者由高吸水织物与功能高吸水涂层剂和/或面层涂层制得的高吸水涂层织物。
2.根据权利要求1所述的一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物，其特征在于，所述高吸水纱线/高吸水织物是将经前处理的普通纱线/普通织物浸渍于含有吸水浆预聚物的浆槽中，经两次预上浆后，将纱线/织物依次浸渍于交联浆浆槽和改性浆浆槽中进行交联、功能改性，再经热烘、卷绕得到；高吸水纱线还可以是将普通纤维与高吸水纤维短纤以一定配比混纺而成的混纺纱线；高吸水织物还可以是高吸水纱线通过机织/针织的方法织造得到。
3.根据权利要求2所述的一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物，其特征在于，吸水浆预聚物的制备方法包括以下步骤：
步骤1.1、将丙烯酸和一定量的去离子水混合，然后与适量质量分数为15.0％～50.0％的NaOH发生中和反应生成丙烯酸钠制备丙烯酸钠；
步骤1.2、将丙烯酸钠在常温下与丙烯酰胺混合均匀，其中，丙烯酸、丙烯酰胺和NaOH三者的质量比为(1～2):2:1；
步骤1.3、加入相当于丙烯酸与丙烯酰胺质量总和的0.4％～0.8％的过硫酸钾作为引发剂，升温至45～50℃，搅拌均匀，再将溶液升温到50℃～55℃反应20～35min，之后缓慢升温至55～65℃反应60～100min，直至反应结束。
4.根据权利要求2所述的一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物，其特征在于，所述交联浆包括质量分数为20～35％的戊二醛水溶液和适量扩散剂；所述改性浆包括质量分数为10～20％的戊二醛水溶液，0％～8％的功能添加剂和适量扩散剂；所述功能添加剂为阻燃剂、抗静电剂、亲水剂、抗菌整理剂、抗紫外线整理剂等其中一种或几种。
5.根据权利要求2所述的一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物，其特征在于，高吸水涂层织物是由功能高吸水涂层剂或者防水面层经刮涂/辊涂在权利要求2的高吸水织物表面，再经热烘后制得；
或是由功能高吸水涂层剂经刮涂/辊涂在权利要求2的高吸水织物表面后热烘，再在织物表面涂覆防水面层后烘干制得。
6.根据权利要求5所述的一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物，其特征在于，所述的功能高吸水涂层剂制备方法包括以下步骤：
步骤1.1、将丙烯酸(AA)和一定量的去离子水混合，然后与适量质量分数为30.0％～50.0％的NaOH发生中和反应生成丙烯酸钠；
步骤1.2、在常温下与丙烯酰胺(AM)混合均匀，其中，AA、AM、NaOH三者的质量比为2～3:2:1；
步骤1.3、加入剂量为AA与AM质量总和的0.5％～1.0％的过硫酸钾(KPS)作为引发剂，升温至45～50℃，搅拌均匀；再将溶液升温到50℃～55℃反应20～35min，之后缓慢升温至55～65℃反应60～100min，直至反应结束；
步骤1.4、冷却后加入AA与AM质量总和2％～4％的质量分数为30～45％的戊二醛水溶液、0％～8％的功能添加剂、适量扩散剂，搅拌8～20min。
7.根据权利要求6所述的一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物，其特征在于，所述功能高吸水涂层剂为含10％～50％商业化高吸水树脂和0％～8％功能添加剂的涂层剂；所述防水面层的涂层剂采用PVC、PA、PU和PE等其中一种或几种制备得到。
8.一种具有高防水、阻燃及伪装功能的织物的制备方法，其特征在于，具体为：
将高吸水纱线织造得到高吸水织物；
或将普通纺织基布经高吸水处理得到高吸水织物；
或将高吸水织物与功能高吸水涂层剂和/或面层涂层制得高吸水涂层织物。
9.根据权利要求8所述的具有高防水、阻燃及伪装功能的织物的制备方法，其特征在于，所述高吸水纱线/织物是将经前处理的普通纱线/织物浸渍于含有吸水浆预聚物的浆槽中，经两次预上浆后，再将纱线/织物依次浸渍于交联浆浆槽和改性浆浆槽中进行交联、功能改性，再经热烘、卷绕得到；高吸水纱线还可以是将普通纤维与高吸水纤维短纤以一定配比混纺而成的混纺纱线。
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