CN118007424A - 一种亲水透气无纺布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亲水透气无纺布及其制备方法，涉及无纺布制备技术领域，制备方法包括如下步骤：将聚丙烯切片加热、熔融挤出，送入喷丝板，经热风牵伸得到聚丙烯纤维然后浸泡在改性液内，取出烘干后用紫外辐照机进行辐照，得到改性聚丙烯纤维；取改性聚丙烯纤维、聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，在基布表面喷涂处理液，一次烘干，然后将基布浸入到抗菌液中，浸渍、轧液、二次烘干，即得到所述亲水透气无纺布；制备得到的无纺布基布具有优良的吸水性和透气性，再经过处理液喷涂和抗菌液浸渍，得到具有长效抗菌能力的亲水透气无纺布。
Description
技术领域
本发明涉及无纺布制备技术领域，具体涉及一种亲水透气无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布又称非织造布，是一种将纤维通过机械、热粘等方法加固形成的布状物，与传统纺纱织布工艺相比，无纺布具有成本低、来源广泛、工艺流程短、生产效率高等优点。根据生产工艺的不同，无纺布可分为熔喷无纺布、针刺无纺布、湿法无纺布、纺粘无纺布、热合无纺布等。为满足不同应用的需要，无纺布生产所用的纤维材料主要有涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET)、丙纶(聚丙烯，PP)、锦纶(聚酰胺，PA)、氯纶(聚氯乙烯，PVC)、腈纶(聚内烯腈，PAN)、氨纶(聚氨基甲酸酯，PU)等，其中，聚丙烯无纺布以其价格低廉、质轻防潮、物化稳定性好、透气性好、耐腐蚀性好、环保无毒等优点被广泛应用于医疗卫生、服装布料、工业基材、包装材料、过滤材料等领域。
聚丙烯无纺布是以丙烯为单体，经过聚合、熔体纺丝、纤维随机重叠成网络而形成的无纺布，在其结构中存在着大量的甲基基团，无反应活性位点，具有较高的结晶度和较低的自由能。功能基团的缺乏、表而结构的紧密使得聚丙烯无纺布表而亲水性能较差，这一缺陷极大限制了聚丙烯无纺布作为功能材料的进一步的应用。随着我国工业的快速发展，作为一种新型环保材料，聚丙烯无纺布必将有更加广阔的应用空间，其表面功能化修饰显得格外重要。
(1)物理改性：表面涂覆改性是将聚丙烯无纺布浸泡于水溶性聚合物、两亲性聚合物、表面活性剂等亲水改性剂中或将改性剂喷涂于无纺布表面，一段时间后带有亲水性基团的聚合物会附着于无纺布表面进而达到改善其亲水性的目的。表面涂覆改性耗时短、操作简单、成本低、效果明显，是功能材料表面亲水性改性的常用方法，但因表面涂覆法的涂覆层和无纺布表面的相互作用力较弱而使改性具有时效性，一旦涂覆层脱落，改性效果会逐渐消失，选择涂覆均匀、稳定性好的亲水改性剂是表面涂覆法应用的关键。
(2)化学改性：等离子体处理改性可以在无纺布表面产生羟基、羧基等极性含氧基团从而提高无纺布表面的亲水性，但无纺布本身结构容易在改性过程中遭到损坏。
中国专利文献CN202310879798.0公开了一种亲水双组份无纺布的制备方法，属于无纺布技术领域，所述制备方法包括制备亲水母粒，制备第一层并列双组份纤维网，制备第二层并列双组份纤维网，制备第三层并列双组份纤维网，热轧粘合，后处理；所述制备亲水母粒，将等规聚丙烯、热塑性气凝胶、乙烯-丙烯酸共聚物、乙酰乙酸乙酯钠盐、聚丙二醇2000按照重量比为38-42：12-15：15-18：5-8：10-15混合均匀后，加入双螺杆挤出机中进行挤出、造粒、熔融、切粒，得到亲水母粒；制备的亲水双组份无纺布具有较高的强度，透水速度快，摩擦不易起毛起球的同时，耐久性、柔软度、透气性好。
现有的聚丙烯无纺布亲水性差，不能有效快速吸收液体，且持续抑菌能力差，容易导致细菌滋生。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种亲水透气无纺布及其制备方法，制备得到的无纺布基布具有优良的吸水性和透气性，再经过处理液喷涂和抗菌液浸渍，能够得到具有长效抗菌能力的亲水透气无纺布。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种亲水透气无纺布的制备方法，包括如下步骤：取改性聚丙烯纤维、聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，在基布表面喷涂处理液，一次烘干，然后将基布浸入到抗菌液中，浸渍、轧液、二次烘干，即得到所述亲水透气无纺布。
优选的，喷涂压力为0.5～0.8MPa，喷涂距离为10～20cm，一次烘干条件为60～80℃烘干3～8min。
优选的，按照浴比1：10～1：20浸渍5～15min，然后在0.15～0.3MPa压力下轧液，二次烘干条件为60～100℃下烘干5～15min。
优选的，所述改性聚丙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯切片喂入螺杆挤压机，加热成为溶体，将物料熔融挤出，均匀送入喷丝板，经热风牵伸，得到聚丙烯纤维；将聚丙烯纤维浸泡在改性液内，然后取出烘干，用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照，得到改性聚丙烯纤维。
优选的，所述聚丙烯切片MFR范围为1300～1800g/10min；所述喷丝孔形状为四叶形，热风风量为4000～4200m3/h，热风温度为230～250℃，纤维直径为0.5～1μm。
优选的，所述改性液为3～6wt％丙酮、3～6wt％甲苯的乙醇溶液，浸泡时间20～40min，烘干条件为60～70℃下干燥2～3h，紫外辐照时间为30～60min。
优选的，所述处理液的制备方法，包括如下步骤：
将氯丙基三甲氧基硅烷、吩噻嗪、醋酸钯、叔丁醇钠加入到反应容器中，然后加入甲苯和三叔丁基膦，持续通入氮气，搅拌反应，将反应液用乙酸乙酯萃取，然后用去离子水清洗，收集有机层，旋蒸去除有机溶剂，最终得到固体化合物a；将化合物a分散至无水乙醇中，搅拌均匀，得到处理液；
其中，化合物a的结构式为：
优选的，氯丙基三甲氧基硅烷、吩噻嗪、醋酸钯、叔丁醇钠、三叔丁基膦的摩尔比为1～1.1：1：0.005～0.02：1.4～1.6：0.01～0.03，吩噻嗪的反应浓度为0.05～0.1mol/L；搅拌反应条件为100～120℃下反应8～14h；反应液与乙酸乙酯的体积比为1：2～4；化合物a与无水乙醇的重量比为0.5～5：60～80。
优选的，所述抗菌液的制备方法，包括如下步骤：将硝酸银、硝酸铜加入到羧甲基壳聚糖水溶液中，调节pH，超声振荡，得到抗菌液；硝酸银、硝酸铜、羧甲基壳聚糖的摩尔比为1～3：1：5～8，抗菌液中硝酸银的浓度为0.5～1.5wt％；调节pH至5～7，超声振荡0.5～1.5h。
优选的，改性聚丙烯纤维与聚乳酸纤维的重量比为75～85：15～45。
本发明还要求保护一种利用所述制备方法制备得到的亲水透气无纺布。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明提供了一种亲水透气无纺布，通过热风牵伸得到截面为四叶形的聚丙烯纤维，具有较大表面积，能够有效提升纤维的透气性和透湿性，然后使用紫外线辐照对聚丙烯纤维进行改性，使聚丙烯纤维表面受高能量辐射影响生成断键，并使其表面形貌粗糙化，从而改善聚丙烯纤维的亲水性；而聚乳酸纤维舒适感良好、透气性好、柔软亲肤，能够改善无纺布的舒适性和透气性；制备得到的无纺布基布具有优良的吸水性和透气性，再经过处理液喷涂和抗菌液浸渍，能够得到具有长效抗菌能力的亲水透气无纺布。
2)本发明提供了一种处理液，通过氯丙基三甲氧基硅烷中卤素原子与吩噻嗪中仲胺的反应，将其接枝到吩噻嗪上得到化合物a，然后分散到无水乙醇中制得处理液，化合物a中硅氧烷键可与无纺布纤维表面所含羟基发生水解交联反应，通过化学键将吩噻嗪固定在无纺布表面；而后，将无纺布浸渍在抗菌液中并超声振荡，吩噻嗪中硫原子能够与纳米银和纳米铜颗粒形成高键能的S-Ag键、S-Cu键，大幅提升银颗粒、铜颗粒与无纺布之间的黏附性能，从而起到长效抑菌的作用；此外，吩噻嗪带有2个苯环基团，能够赋予很强的脂溶性，可以与细胞膜充分互溶，协同增强银、铜的灭菌活性，但是吩噻嗪添加过多会降低纤维的亲水性，因此处理液中化合物a的浓度不宜过高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如无特殊说明外，本发明中的化学试剂和材料均通过市场途径购买或通过市场途径购买的原料合成。
一种亲水透气无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯切片(MFR范围为1300～1800g/10min)喂入螺杆挤压机，加热成为溶体，将物料熔融挤出，均匀送入喷丝孔形状为四叶形的喷丝板，经风量为4000～4200m3/h、温度为230～250℃的热风牵伸，得到直径为0.5～1μm的聚丙烯纤维；将聚丙烯纤维浸泡在改性液(3～6wt％丙酮、3～6wt％甲苯的乙醇溶液)内20～40min，然后取出在60～70℃下干燥2～3h，用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照30～60min，得到改性聚丙烯纤维；
(2)将0.1～0.11mol氯丙基三甲氧基硅烷、0.1mol吩噻嗪、0.0005～0.002mol醋酸钯、0.14～0.16mol叔丁醇钠加入到反应容器中，然后加入2L甲苯和0.001～0.003mol三叔丁基膦，持续通入氮气，100～120℃下搅拌反应8～14h，将反应液用乙酸乙酯萃取，然后用去离子水清洗，收集有机层，旋蒸去除有机溶剂，最终得到固体化合物a；将0.5～5g化合物a分散至60～80g无水乙醇中，搅拌均匀，得到处理液；
(3)将0.1～0.3mol硝酸银、0.1mol硝酸铜加入到0.5～0.8mol羧甲基壳聚糖水溶液中，调节pH至5～7，超声振荡0.5～1.5h，得到抗菌液(抗菌液中硝酸银的浓度为0.5～1.5wt％)；
(4)取75～85g改性聚丙烯纤维、15～45g聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，在基布表面喷涂处理液，喷涂压力为0.5～0.8MPa，喷涂距离为10～20cm，60～80℃下烘干3～8min，然后将基布浸入到抗菌液中，按照浴比1：10～1：20浸渍5～15min，然后在0.15～0.3MPa压力下轧液，60～100℃下烘干5～15min，即得到所述亲水透气无纺布。
下面通过具体实施例，来对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种亲水透气无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯切片喂入螺杆挤压机，加热成为溶体，将物料熔融挤出，均匀送入喷丝孔形状为四叶形的喷丝板，经风量为4200m3/h、温度为250℃的热风牵伸，得到直径为1μm的聚丙烯纤维；将聚丙烯纤维浸泡在改性液(6wt％丙酮、6wt％甲苯的乙醇溶液)内40min，然后取出在70℃下干燥3h，用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照60min，得到改性聚丙烯纤维；
(2)将0.11mol氯丙基三甲氧基硅烷、0.1mol吩噻嗪、0.002mol醋酸钯、0.16mol叔丁醇钠加入到反应容器中，然后加入2L甲苯和0.003mol三叔丁基膦，持续通入氮气，120℃下搅拌反应14h，将反应液用乙酸乙酯萃取，然后用去离子水清洗，收集有机层，旋蒸去除有机溶剂，最终得到固体化合物a；将5g化合物a分散至80g无水乙醇中，搅拌均匀，得到处理液；
(3)将0.3mol硝酸银、0.1mol硝酸铜加入到0.8mol羧甲基壳聚糖水溶液中，调节pH至6，超声振荡1h，得到抗菌液(抗菌液中硝酸银的浓度为1wt％)；
(4)取80g改性聚丙烯纤维、30g聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，在基布表面喷涂处理液，喷涂压力为0.6MPa，喷涂距离为15cm，70℃下烘干5min，然后将基布浸入到抗菌液中，按照浴比1：15浸渍10min，然后在0.2MPa压力下轧液，80℃下烘干10min，即得到所述亲水透气无纺布。
实施例2
一种亲水透气无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯切片喂入螺杆挤压机，加热成为溶体，将物料熔融挤出，均匀送入喷丝孔形状为四叶形的喷丝板，经风量为4100m3/h、温度为240℃的热风牵伸，得到直径为0.8μm的聚丙烯纤维；将聚丙烯纤维浸泡在改性液(5wt％丙酮、5wt％甲苯的乙醇溶液)内30min，然后取出在65℃下干燥2.5h，用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照45min，得到改性聚丙烯纤维；
(2)将0.105mol氯丙基三甲氧基硅烷、0.1mol吩噻嗪、0.001mol醋酸钯、0.15mol叔丁醇钠加入到反应容器中，然后加入2L甲苯和0.002mol三叔丁基膦，持续通入氮气，110℃下搅拌反应10h，将反应液用乙酸乙酯萃取，然后用去离子水清洗，收集有机层，旋蒸去除有机溶剂，最终得到固体化合物a；将3g化合物a分散至70g无水乙醇中，搅拌均匀，得到处理液；
(3)将0.2mol硝酸银、0.1mol硝酸铜加入到0.6mol羧甲基壳聚糖水溶液中，调节pH至6，超声振荡1h，得到抗菌液(抗菌液中硝酸银的浓度为1wt％)；
(4)取80g改性聚丙烯纤维、30g聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，在基布表面喷涂处理液，喷涂压力为0.6MPa，喷涂距离为15cm，70℃下烘干5min，然后将基布浸入到抗菌液中，按照浴比1：15浸渍10min，然后在0.2MPa压力下轧液，80℃下烘干10min，即得到所述亲水透气无纺布。
实施例3
一种亲水透气无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯切片喂入螺杆挤压机，加热成为溶体，将物料熔融挤出，均匀送入喷丝孔形状为四叶形的喷丝板，经风量为4000m3/h、温度为230℃的热风牵伸，得到直径为0.5μm的聚丙烯纤维；将聚丙烯纤维浸泡在改性液(3wt％丙酮、3wt％甲苯的乙醇溶液)内20min，然后取出在60℃下干燥2h，用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照30min，得到改性聚丙烯纤维；
(2)将0.1mol氯丙基三甲氧基硅烷、0.1mol吩噻嗪、0.0005mol醋酸钯、0.14mol叔丁醇钠加入到反应容器中，然后加入2L甲苯和0.001mol三叔丁基膦，持续通入氮气，100℃下搅拌反应8h，将反应液用乙酸乙酯萃取，然后用去离子水清洗，收集有机层，旋蒸去除有机溶剂，最终得到固体化合物a；将0.5g化合物a分散至60g无水乙醇中，搅拌均匀，得到处理液；
(3)将0.1mol硝酸银、0.1mol硝酸铜加入到0.5mol羧甲基壳聚糖水溶液中，调节pH至6，超声振荡1h，得到抗菌液(抗菌液中硝酸银的浓度为1wt％)；
(4)取80g改性聚丙烯纤维、30g聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，在基布表面喷涂处理液，喷涂压力为0.6MPa，喷涂距离为15cm，70℃下烘干5min，然后将基布浸入到抗菌液中，按照浴比1：15浸渍10min，然后在0.2MPa压力下轧液，80℃下烘干10min，即得到所述亲水透气无纺布。
对比例1
一种无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.11mol氯丙基三甲氧基硅烷、0.1mol吩噻嗪、0.002mol醋酸钯、0.16mol叔丁醇钠加入到反应容器中，然后加入2L甲苯和0.003mol三叔丁基膦，持续通入氮气，120℃下搅拌反应14h，将反应液用乙酸乙酯萃取，然后用去离子水清洗，收集有机层，旋蒸去除有机溶剂，最终得到固体化合物a；将5g化合物a分散至80g无水乙醇中，搅拌均匀，得到处理液；
(2)取80g聚丙烯纤维、30g聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，在基布表面喷涂处理液，喷涂压力为0.6MPa，喷涂距离为15cm，70℃下烘干5min，即得到所述无纺布。
对比例2
一种无纺布的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.3mol硝酸银、0.1mol硝酸铜加入到0.8mol羧甲基壳聚糖水溶液中，调节pH至6，超声振荡1h，得到抗菌液(抗菌液中硝酸银的浓度为1wt％)；
(2)取80g聚丙烯纤维、30g聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，将基布浸入到抗菌液中，按照浴比1：15浸渍10min，然后在0.2MPa压力下轧液，80℃下烘干10min，即得到所述无纺布。
针对实施例1～3、对比例1～2制备所得无纺布进行性能测试，参考ZB W 04019-1990《纺织品毛细效应试验方法》，采用YG871毛细效应测定仪测定60s吸水高度(导湿性)，测试布样规格25mm×300mm，导湿性反映了面层的瞬吸性，其值越大，瞬吸性越好。参考GB/T24218.15-2018《纺织品非织造布试验方法第15部分：透气性的测定》测试透气性。参考GB/T 12704.2-2009《纺织品织物透湿性试验方法第2部分：蒸发法》测试透湿性。参考GB15979-2002《一次性使用卫生用品卫生标准》测试初始抑菌性和洗涤50次后抑菌性，平行5组，取平均值，具体数据见表1。
表1无纺布性能测试结果
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种亲水透气无纺布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取改性聚丙烯纤维、聚乳酸纤维，进行开松、混合梳理、堆叠成纤维网、牵伸、匀整、水刺，得到无纺布基布，在基布表面喷涂处理液，一次烘干，然后将基布浸入到抗菌液中，浸渍、轧液、二次烘干，即得到所述亲水透气无纺布。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，喷涂压力为0.5～0.8MPa，喷涂距离为10～20cm，一次烘干条件为60～80℃烘干3～8min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照浴比1：10～1：20浸渍5～15min，然后在0.15～0.3MPa压力下轧液，二次烘干条件为60～100℃下烘干5～15min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性聚丙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯切片喂入螺杆挤压机，加热成为溶体，将物料熔融挤出，均匀送入喷丝板，经热风牵伸，得到聚丙烯纤维；将聚丙烯纤维浸泡在改性液内，然后取出烘干，用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照，得到改性聚丙烯纤维。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯切片MFR范围为1300～1800g/10min；所述喷丝孔形状为四叶形，热风风量为4000～4200m3/h，热风温度为230～250℃，纤维直径为0.5～1μm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述改性液为3～6wt％丙酮、3～6wt％甲苯的乙醇溶液，浸泡时间20～40min，烘干条件为60～70℃下干燥2～3h，紫外辐照时间为30～60min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述处理液的制备方法，包括如下步骤：
将氯丙基三甲氧基硅烷、吩噻嗪、醋酸钯、叔丁醇钠加入到反应容器中，然后加入甲苯和三叔丁基膦，持续通入氮气，搅拌反应，将反应液用乙酸乙酯萃取，然后用去离子水清洗，收集有机层，旋蒸去除有机溶剂，最终得到固体化合物a；将化合物a分散至无水乙醇中，搅拌均匀，得到处理液；
其中，化合物a的结构式为：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，氯丙基三甲氧基硅烷、吩噻嗪、醋酸钯、叔丁醇钠、三叔丁基膦的摩尔比为1～1.1：1：0.005～0.02：1.4～1.6：0.01～0.03，吩噻嗪的反应浓度为0.05～0.1mol/L；搅拌反应条件为100～120℃下反应8～14h；反应液与乙酸乙酯的体积比为1：2～4；化合物a与无水乙醇的重量比为0.5～5：60～80。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌液的制备方法，包括如下步骤：将硝酸银、硝酸铜加入到羧甲基壳聚糖水溶液中，调节pH，超声振荡，得到抗菌液；硝酸银、硝酸铜、羧甲基壳聚糖的摩尔比为1～3：1：5～8，抗菌液中硝酸银的浓度为0.5～1.5wt％；调节pH至5～7，超声振荡0.5～1.5h。
10.一种利用权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的亲水透气无纺布。
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| CN202410209468.5A CN118007424A (zh) | 2024-02-26 | 2024-02-26 | 一种亲水透气无纺布及其制备方法 |
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Publications (1)
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2024
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