一种透气亲水复合面料及其制备方法与流程

本发明涉及一种透气亲水复合面料及其制备方法，属于功能材料领域。
背景技术：
：医用防护服的面料根据应用材料的不同，大致可分为涂层材料、聚氨酯膜复合材料及聚四氟乙烯微孔膜复合材料三种类型。国内多数企业采用湿法或干法聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯对织物进行涂层整理，然后将此面料用于制作防护服。聚氨酯膜复合材料在透湿性与舒适性上较涂层材料有一定改善。聚四氟乙烯微孔膜复合材料可以有效解决前两者透湿性不太理想的问题，但该薄膜本身存在膜复合技术要求高，亲水性能差，成本偏高等缺陷。透气亲水性能是制造吸湿排汗布料的基础，从皮肤蒸发的水分首先被布料吸收(即吸湿)，然后经由材料表面蒸发放湿；而皮肤表面的液态水分由布料纤维内部的孔洞(毛细孔、微孔、沟槽)，以及纤维之间的空隙所产生的毛细效应，使水分在材料表面吸附、扩散和蒸发(即放湿)。两种作用的结果导致水分发生了迁移，前一种作用主要与纤维大分子的化学组成有关，后一种作用则与纤维的物理结构形态有关。技术实现要素：针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种透气亲水复合面料，既能有效防护，也可达到吸湿排汗的效果，穿着干爽透气，解决了传统防护服闷热的缺陷。为了实现上述目的，本发明采用的一种透气亲水复合面料，所述复合面料包括第一保护层，第一保护层的表面通过静电纺丝方法覆盖第一纳米纤维膜；所述第一纳米纤维膜的表面通过静电纺丝方法沉积第二纳米纤维膜；所述第二纳米纤维膜的表面覆盖有第二保护层。作为改进，所述的第一保护层、第二保护层分别采用无纺布或纺织布中的任一种。另外，本发明还提供了一种所述透气亲水复合面料的制备方法，包括以下步骤：1)取无纺布或纺织布作为第一保护层，然后在第一保护层上将第一纺丝液通过静电纺丝方法处理形成第一纳米纤维膜，再喷洒藻酸钙水溶液将第一纳米纤维膜沉积固定；2)在处理后的第一纳米纤维膜表面将第二纺丝液通过静电纺丝方法处理形成第二纳米纤维膜；3)在第二纳米纤维膜的表面覆盖第二保护层，通过超声波焊接将上述多个保护层、纳米纤维膜形成一个整体，即得所述复合面料。作为改进，所述步骤1)中的第一纺丝液由聚乙烯醇、透明质酸、交联剂、无机酸和水混合制成；所述第一纺丝液形成的第一纳米纤维膜，克重为0.4g/m2。作为改进，所述藻酸钙水溶液的质量浓度为0.5～2％，藻酸钙水溶液在第一纳米纤维膜上的用量为20～60ml/m2。作为改进，所述交联剂采用马来酸酐、乙酸或戊二醛中的任一种，采用的无机酸为硫酸、硝酸或盐酸中的任一种；所述聚乙烯醇的质量浓度为9-12％，所述交联剂的用量占聚乙烯醇质量的50～70％，所述聚乙烯醇与透明质酸的质量比为80-180：1，所述无机酸用于调节第一纺丝液的ph值3～5。作为改进，所述步骤1)中，在湿度为90～95％rh的环境中，于25℃下将藻酸钙水溶液喷洒在第一纳米纤维膜上反应15～60min，然后在45～75℃下烘干5～30min。作为改进，所述第二纺丝液采用质量浓度5～15％聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液与纳米粉体混合制得；所述纳米粉体为亲水性纳米二氧化硅、纳米二氧化钛或纳米氧化铝的一种或两种以上的混合物；所述聚丙烯腈与纳米粉体的质量比为1：(0.05～0.20)。作为改进，所述第二纺丝液形成的第二纳米纤维膜的克重为0.5～1.0g/m2。另外，本发明还提供了一种采用所述制备方法制得复合面料在防护服上的应用。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明提供了第三种水分子发生迁移的途径，该途径与纤维的亲水表面性质有关，即通过本发明提供的纳米纤维膜的亲水特性，驱动纤维表面水的运动，将水输运至外表面放湿。2)本发明中纳米纤维膜的孔隙率可以达到94～98％，具备丰富的孔隙，为优良的透气材料开发提供了良好的材料结构基础，同时由于纳米纤维膜孔径很小，对水滴不通过，只对水蒸气通过，具备防水透气的性能。传统衣料纤维处于宏观的微米量级，不具备透水防水性质，在保温、透气、防水之间难以兼顾，吸湿排汗只能通过减少布料的厚度增加透气性，但是无法得到同时具有保温功能的防护服布料。本发明通过构造不同亲水特性的第一保护层、第一纳米纤维膜、第二纳米纤维膜和第二保护层，通过调控各层的不同亲水程度，构造出驱动水分扩散运动的结构，使本发明的复合面料具备良好的透气性能，既可以达到有效防护的目的，也可以达到吸湿排汗的效果，用作防护服后穿着干爽透气，能有效解决传统防护服闷热的缺陷。附图说明图1为本发明的实施例1中纳米纤维膜在无纺布上的附着示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。实施例1一种透气亲水复合面料，包括以下步骤：1)取丙纶无纺布作为第一保护层，然后通过pva、透明质酸、交联剂、无机酸与溶剂水混合制成第一纺丝液，将第一纺丝液在第一保护层的表面经常规静电纺丝方法处理形成第一纳米纤维膜，克重为0.4g/m2；其中，pva溶于水后的质量浓度为9％，采用的pva与透明质酸的质量比为180：1，采用的交联剂为马来酸酐，马来酸酐加入量为pva质量的66％，再通过硫酸调节溶液ph为3；然后，在第一纳米纤维膜的表面喷洒藻酸钙水溶液，通过沉淀反应固定透明质酸，防治溶解流失，藻酸钙水溶液的质量浓度为0.5％，喷洒用量为25ml/m2，在湿度为90％rh(相对湿度)的环境中，于25℃下反应20min，然后在45℃下烘干25min；2)在处理完的第一纳米纤维膜的表面将第二纺丝液通过静电纺丝方法处理形成第二纳米纤维膜，第二纳米纤维膜的克重为0.7g/m2，采用的第二纺丝液是先由聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中配成浓度为5％的溶液，然后与亲水性纳米二氧化硅混合制得的，其中聚丙烯腈与亲水性纳米二氧化硅的质量比为1：0.1；3)在第二纳米纤维膜的表面覆盖第二保护层，通过超声波焊接将上述多个保护层、多个纳米纤维膜形成一个整体，即得所述复合面料。另外，纳米纤维膜在无纺布上的附着情况如图1所示，通过图1可看到，纳米纤维膜的成膜均匀，附着性能优良。实施例2一种透气亲水复合面料，包括以下步骤：1)取丙纶无纺布作为第一保护层，然后通过pva、透明质酸、交联剂、无机酸和溶剂水混合制成第一纺丝液，将第一纺丝液在第一保护层的表面经静电纺丝方法处理形成第一纳米纤维膜，克重为0.5g/m2；其中，pva的质量浓度为11％，采用的pva与透明质酸的质量比为150：1，采用的交联剂为马来酸酐，马来酸酐的加入量为pva质量的50％，再通过硫酸调节溶液ph为4.5；然后，在第一纳米纤维膜的表面喷洒藻酸钙水溶液，通过沉淀反应固定透明质酸，防止溶解流失，藻酸钙水溶液的质量浓度为1.3％，喷洒用量为35ml/m2，在湿度为92％rh(相对湿度)的环境中，于25℃下反应45min，然后在50℃下烘干15min；2)在处理完的第一纳米纤维膜的表面将第二纺丝液通过静电纺丝方法处理形成第二纳米纤维膜，第二纳米纤维膜的克重为1.0g/m2，采用的第二纺丝液是先由聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中配成浓度为10％的溶液，然后与亲水性纳米二氧化硅混合制得的，其中聚丙烯腈与纳米氧化铝粉的质量比为1：0.13；3)在第二纳米纤维膜的表面覆盖第二保护层，通过超声波焊接将上述第一保护层、第一纳米纤维膜、第二纳米纤维膜、第二保护层形成一个整体，即得所述复合面料。实施例3一种透气亲水复合面料，包括以下步骤：1)取丙纶无纺布作为第一保护层，然后通过pva、透明质酸、交联剂、无机酸和溶剂水混合制成第一纺丝液，将第一纺丝液在第一保护层的表面经静电纺丝方法处理形成第一纳米纤维膜，克重为0.15g/m2；其中，pva的质量浓度为12％，采用的pva与透明质酸的质量比为80：1，采用的交联剂为马来酸酐，马来酸酐加入量为pva质量的58％，再通过硫酸调节溶液ph为3；然后，在第一纳米纤维膜的表面喷洒藻酸钙水溶液，通过沉淀反应固定透明质酸，防治溶解流失，藻酸钙水溶液的质量浓度为2％，喷洒用量为25ml/m2，在湿度为95％rh(相对湿度)的环境中，于25℃下反应60min，然后在70℃下烘干8min；2)在处理完的第一纳米纤维膜的表面将第二纺丝液通过静电纺丝方法处理形成第二纳米纤维膜，第二纳米纤维膜的克重为0.8g/m2，采用的第二纺丝液是先由聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中配成浓度为15％的溶液，然后与亲水性纳米二氧化硅混合制得的，其中聚丙烯腈与纳米氧化铝粉的质量比为1：0.18；3)在第二纳米纤维膜的表面覆盖第二保护层，通过超声波焊接将上述第一保护层、第一纳米纤维膜、第二纳米纤维膜、第二保护层形成一个整体，即得所述复合面料。研究发现，人体在静止状态时，每个成年人每天无感出汗量为700～1200g；在32～35℃的室外搬运货物时，则每天会排出1200～2000g汗水，这是有感出汗。根据gb/t12704-1991织物透湿量测定方法透湿杯法，测定本发明制得复合面料的性能，具体结果如下表1所示。表1本发明制得复合面料的性能实施例1实施例2实施例3日透湿量g/m2·24h150001100018000透气率/mm/s705085其中，人体无汗日透湿量约2500g/m2·24h。分析表1可知，采用本发明制得复合面料，制作防护服时，其日透湿量远大于人体无汗状态的透湿量，因此可获得舒适的穿着效果。本发明的复合面料具备良好的透气性能，既可以达到有效防护的目的，也可以达到吸湿排汗的效果，用作防护服后穿着干爽透气，能有效解决传统防护服闷热的缺陷。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12