一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布及其制备方法与流程

本发明属于超疏水纺织品技术领域，尤其是一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布及其制备方法。

背景技术：

超疏水表面主要为水滴在该表面形成大于150°的接触角且滚动角小于10°。超疏水表面由于自身优异的自清洁能力以及良好的疏水性具有很广阔的使用价值，进而被广泛地应用在油水分离、防冰、金属防腐等多个领域。

在纺织品上制备超疏水表面，可以提高纺织品的应用价值，提升纺织品的档次和附加值，具有超疏水表面的纺织品在工业、军用产品方面有着重要的应用，在日常生活中的同样应用十分广泛，如“防水服、雨伞、防水帐篷、广告布料等”。在不改变或者少改变织物原有的白度、强度的前提下，增加其使用价值，扩大在工业和日常生活中的应用，具有较大的实际意义。

目前，超疏水表面使用原料昂贵、制备工艺复杂，超疏水表面耐用性不佳，或者大量使用有机氟等低表面能物质来修饰超疏水表面，因而限制了其在工业生产中的广泛应用。氟类化合物普遍具有很高的稳定性，能够经受很强的热、光、氧、化学作用、微生物作用和高等脊椎生物的代谢作用而不降解，会随着食物链的传递而在生物机体内富集和放大至很高的浓度，对生物体具有很大的危害和潜在的致癌性。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有的超疏水表面制备方法使用有机氟作原料的缺点，提供一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的制备方法，包括以下步骤：

1)将定岛型尼龙纤维非织造布进行碱减量处理，得到定岛型尼龙超细纤维非织造布；

2)对定岛型尼龙超细纤维非织造布进行羟基化反应，得到羟基化的尼龙超细纤维非织造布，同时在尼龙超细纤维表面构筑微纳米粗糙结构；

3)在尼龙超细纤维非织造布上的羟基上接枝端异氰酸酯基团；

4)将具有活性氢的长链烷烃通过异氰酸酯和活性氢基团的反应接枝在纤维表面，得到超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布；

所述具有活性氢的长链烷烃为十六胺、十七胺、十八胺或十八酸。

进一步的，步骤1)中进行碱减量处理所用的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾和三乙胺的混合溶液；

在混合溶液中，氢氧化钠的浓度为5～50g/l，氢氧化钾的浓度为5～20g/l，三乙胺的浓度为1～10g/l。

进一步的，步骤1)中进行碱减量处理的条件为：

减量温度为60～100℃，减量时间为20～200min。

进一步的，步骤2)的具体操作为：

将超细纤维非织造布置于甲醛和中强酸的混合水溶液中，在30-100℃反应3-30h；

以质量份数计，在100份混合水溶液中，中强酸为1～20份，甲醛为3-30份。

进一步的，步骤3)的具体操作为：

将步骤2)得到的超细纤维非织造布置于异氰酸酯基团的供体中，在25～100℃进行反应，反应时间为1～20h；

其中，异氰酸酯基团的供体为二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯三聚体。

进一步的，步骤4)的具体操作为：

将步骤3)得到的超细纤维非织造布置于具有活性氢的长链烷烃的溶液中，在20～120℃的温度下进行反应，反应时间为1～10h；

具有活性氢的长链烷烃溶液的浓度为1～50g/l；

具有活性氢的长链烷烃溶液的溶剂为乙醇、甲苯、乙醚、氯仿或四氯化碳。

进一步的，步骤1)中的定岛型尼龙纤维非织造布由定岛型尼龙纤维经针刺法或者水刺法制成；

定岛型尼龙纤维的岛组分为尼龙纤维，海组分为碱溶性聚酯。

一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布，根据本发明的制备方法制备得到。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的制备方法，以定岛型尼龙纤维非织造布为基材，对定岛型尼龙非织造布进行碱减量处理，充分暴露出尼龙超细纤维，得到具有微米结构的尼龙超细纤维非织造布，再对纤维表面进行改性引入大量羟基，同时在纤维表面构筑纳米尺度的粗糙结构；之后利用异氰酸酯基团将低表面能的长链烷烃通过异氰酸酯和活性氢基团的反应活性共价接枝在尼龙纤维表面，得到性质稳定的超疏水尼龙超细纤维非织造布；本发明的制备方法过程简单，条件温和，没有利用氟类物质作为原料，经济环保。

本发明制备的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布，表面为覆盖了长链烷烃类的低表面能物质，具有超疏水性，经耐磨测试50次、沸水水煮2h、家庭洗涤100次、有机溶剂浸泡24h、酸性溶液浸泡24h、碱性溶液浸泡24h后均能保持超疏水性质，能够应用于多种使用条件下。

附图说明

图1为实施例1的定岛型尼龙纤维非织造布的sem图；

图2为实施例1步骤2)处理得到的定岛型尼龙超细纤维非织造布的sem图；

图3为实施例1制备的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的sem图；

图4为实施例1制备的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的疏水性测试图；

图5为实施例1制备的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布磨损后的疏水性测试图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以定岛型尼龙纤维非织造布为基材，先用碱减量工艺得到具有微米结构的超细纤维非织造布，再通过表面改性引入大量的羟基，同时在纤维表面构筑微纳米粗糙结构，最后引入利用异氰酸酯基团将低表面能的长链烷烃通过异氰酸酯和活性氢基团的反应活性共价接枝在尼龙纤维表面，在尼龙织物的微纳粗糙结构上覆盖了低表面能物质，从而制造了具有持久超疏水性能的尼龙织物。这种超疏水尼龙非织造布经过检测，表面静态接触角大于150°，滚动角小于10°，制备过程简单，条件温和，制得的超疏水非织造布经过耐磨测试50次(45kpa压重，摩擦行程20cm，300目砂纸)、沸水水煮2h、家庭洗涤100次、有机溶剂浸泡24h、ph(1～14)的溶液中浸泡24h后均能保持超疏水状态。本发明的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布可满足多种使用条件下对超疏水织物的要求。

实施例1

一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的制备方法，制备步骤如下：

1)利用针刺法将定岛型尼龙纤维制成定岛型尼龙纤维非织造布，将定岛型尼龙纤维非织造布置于混合溶液中，在60℃处理200min，完成碱减量处理；

其中，在混合溶液中，氢氧化钠的浓度为5g/l，氢氧化钾的浓度为20g/l，三乙胺的浓度为1g/l；

2)将完成碱减量处理的定岛型尼龙超细纤维非织造布置于混合水溶液中，在30℃，反应时间为30h，进行表面改性；

在混合溶液中，h2so3的质量百分数为1％，甲醛的质量分数为3％；

3)将步骤2)得到的超细纤维非织造布置于二异氰酸酯中，在25℃进行反应，反应时间为20h；

4)将步骤3)得到的超细纤维非织造布置于具有活性氢的长链烷烃的溶液中，在20℃的温度下进行反应，反应时间10h，得到超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布；

具有活性氢的长链烷烃的溶液为十六胺的乙醇溶液。

参见图1和图2，图1为实施例1的定岛型尼龙纤维非织造布的sem图和步骤2)处理得到的定岛型尼龙超细纤维非织造布的sem图，从两幅图比较可以，经碱减量处理后的定岛型尼龙纤维得到了细化。

参见图3，图3为实施例1制备的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的sem图，从图中可知，相较于加工前的，纤维表面变粗糙了。参见图4，图4为实施例1制备的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的疏水性测试图，经测试，静态接触角171.8°动态接触角1.9°。

参见图5，图5为实施例1制备的超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布磨损后的疏水性测试图，从图中可以看出，磨损后仍具有超疏水性。

实施例2

一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的制备方法，制备步骤如下：

1)利用针刺法将定岛型尼龙纤维制成定岛型尼龙纤维非织造布，将定岛型尼龙纤维非织造布置于混合溶液中在100℃处理20min，完成碱减量处理；

其中，在混合溶液中，氢氧化钠的浓度为50g/l，氢氧化钾的浓度为5g/l，三乙胺的浓度为10g/l；

2)将完成碱减量处理的定岛型尼龙超细纤维非织造布置于混合溶液中，在30℃，反应时间为30h，进行表面改性；

在混合水溶液中，h3po4的质量百分数为5％，甲醛的质量分数为10％；

3)将步骤2)得到的超细纤维非织造布置于异佛尔酮二异氰酸酯中，在100℃进行反应，反应时间为1h；

4)将步骤3)得到的超细纤维非织造布置于具有活性氢的长链烷烃的溶液中，在120℃的温度下进行反应，反应时间为1h，得到超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布；

具有活性氢的长链烷烃的溶液为十七胺的甲苯溶液。

实施例3

一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的制备方法，制备步骤如下：

1)利用针刺法将定岛型尼龙纤维制成定岛型尼龙纤维非织造布，将定岛型尼龙纤维非织造布置于混合溶液中在80℃处理150min，完成碱减量处理；

其中，在混合溶液中，氢氧化钠的浓度为25g/l，氢氧化钾的浓度为10g/l，三乙胺的浓度为5g/l；

2)将完成碱减量处理的定岛型尼龙超细纤维非织造布置于混合溶液中，在30℃，反应时间为30h，进行表面改性；

在混合溶液中，醋酸的质量百分数为10％，甲醛的质量百分数为20％；

3)将步骤2)得到的超细纤维非织造布置于4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中，在60℃进行反应，反应时间为10h；

4)将步骤3)得到的超细纤维非织造布置于具有活性氢的长链烷烃的溶液中，在70℃的温度下进行反应，反应时间为6h，得到超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布；

具有活性氢的长链烷烃的溶液为十八胺的乙醚溶液。

实施例4

一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的制备方法，制备步骤如下：

1)利用水刺法将定岛型尼龙纤维制成定岛型尼龙纤维非织造布，将定岛型尼龙纤维非织造布置于混合溶液中在90℃处理50min，完成碱减量处理；

其中，在混合溶液中，氢氧化钠的浓度为30g/l，氢氧化钾的浓度为10g/l，三乙胺的浓度为8g/l；

2)将完成碱减量处理的定岛型尼龙超细纤维非织造布置于混合溶液中，在30℃，反应时间为30h，进行表面改性；

在混合溶液中，h3po4的质量百分数为20％，甲醛的质量百分数为30％；

3)将步骤2)得到的超细纤维非织造布置于六亚甲基二异氰酸酯中，在30℃进行反应，反应时间为10h；

4)将步骤3)得到的超细纤维非织造布置于具有活性氢的长链烷烃的溶液中，在60℃的温度下进行反应，反应时间为6h，得到超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布；

具有活性氢的长链烷烃的溶液为十八酸的氯仿溶液。

实施例5

一种超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布的制备方法，制备步骤如下：

1)利用水刺法将定岛型尼龙纤维制成定岛型尼龙纤维非织造布，将定岛型尼龙纤维非织造布置于混合溶液中在70℃处理90min，完成碱减量处理；

其中，在混合溶液中，氢氧化钠的浓度为30g/l，氢氧化钾的浓度为15g/l，三乙胺的浓度为10g/l；

2)将完成碱减量处理的定岛型尼龙超细纤维非织造布置于混合水溶液中，在30℃，反应时间为30h，进行表面改性；

在混合溶液中，中强酸的质量百分数为10％，甲醛的质量百分数为20％；

3)将步骤2)得到的超细纤维非织造布置于六亚甲基二异氰酸酯三聚体中，在30℃进行反应，反应时间为15h；

4)将步骤3)得到的超细纤维非织造布置于具有活性氢的长链烷烃的溶液中，在100℃的温度下进行反应，反应时间为5h，得到超疏水定岛型尼龙超细纤维非织造布；

具有活性氢的长链烷烃的溶液为十六胺的四氯化碳溶液。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。