多功能单向导湿纳米纤维膜材料和其制备方法

本专利申请涉及纳米纤维膜材料和其制备方法，尤其以单向导湿性能为主导的新型柔性纳米纤维膜膜材料和其制备方法。

背景技术：

1、赋予传统面料特殊功能、拓宽面料应用领域或满足面料应用中的特殊功能需要，促使应用于面料的新材料技术开发不断推陈出新。如目前赋予面料导湿排汗性能，来满足人们对面料基于美观之上增加排汗功能，尤其为以单向导湿功能为核心的纺织面料，将水汽从贴近皮肤一侧的疏水面单向向外部环境的亲水面侧传递，而不回传，达到吸湿速干的效果。

2、专利文献cn107059251a、名称为“具有润湿梯度的单向导湿纳米纤维多层复合膜的制备方法”公开一种润湿梯度导湿复合膜，该复合材料膜通过梯度设计分别静电纺丝制备具有亲水层、导流层和疏水层的导湿纳米纤维多层复合膜。

3、专利文献cn110273227a，名称为“一种具有自动导湿功能柔性janus静电纺丝纤维膜的制备方法”，其方案以甲基丙烯酸甲酯mma、甲基丙烯酸缩水甘油酯gma和丙烯酸丁酯ba为单体，通过溶液聚合方法获得具有化学反应活性的pgma-co-pmma-copba无规聚合物基体，再静电纺丝制备纤维膜，最后采取不同的化学修饰手段对纤维膜的两表面分别进行疏水和亲水功能修饰，以使最终的纤维膜具有水分定向传输性能。

4、专利文献cn105966006a、名称为“具有智能单向导湿功能的纤维基防水透湿膜的制备方法”，通过一次静电纺丝形成亲水型纤维层，通过静电喷雾在所述的纤维层上形成胶黏层，通过二次静电纺丝在胶黏层上形成疏水型纤维层，最后通过热处理形成低湿开孔排蒸汽、高湿闭孔导汗液的导湿功能纤维膜。

5、由上可知，现有提升单向导水能力的纳米纤维复合膜研究，虽手段多样、各具特点，但主要通过三层或更多层结构，如以导流层为中间导流介质层，或在形成各层纤维膜后增加整理工艺，来赋予每层相应功能，存在制备工艺环节多而复杂、流程长、构成复杂，也导致现有技术导湿调控影响因素较多，从而增加导湿调控难度的技术问题；此外，现有技术均以单向导湿性能为单一的研究主攻目标，缺少其它防护性能的综合、全面考虑，如在实现导湿透湿的基础上如何提高纤维膜的摩擦牢度、赋予有效的抗菌、抗紫外线性能，因而影响研究制品的应用领域的广域。

技术实现思路

1、本专利申请的发明目的在于如何简化制备工艺方法、缩短工艺流程，却依然能够使纤维膜材料实现优良品质的单向导湿和透湿性能，并在此基础上，赋予材料更多功能，包括提高纤维膜材料的摩擦牢度、赋予有效的抗菌、抗紫外线性能，提供一种多功能单向导湿纳米纤维膜材料和其制备方法。

2、本专利申请提供的多功能单向导湿纳米纤维膜材料制备方法技术方案，其主要技术内容是：一种多功能单向导湿纳米纤维膜材料制备方法，其中原料按重量份计，其制备方法包括：

3、1).制备纺丝液1和纺丝液2：

4、纺丝液1：以n，n-二甲基甲酰胺为溶剂，制备聚丙烯腈的n，n-二甲基甲酰胺的溶液为纺丝液1，其中的：

5、聚丙烯腈 10-15份

6、n，n-二甲基甲酰胺 85-90份；

7、纺丝液2：制备聚乙烯醇和黄连素提取物粉末的蒸馏水溶液，为纺丝液2，其中的：

8、聚乙烯醇 10-12份

9、黄连素提取物粉末 0.5-1.5份

10、蒸馏水 88-90份；

11、2).获得纤维层体

12、将纺丝液1、2分别注入纺丝注射器中，通过静电混合纺丝方法：纺丝电压为20-25kv、接受距离12-15cm、纺丝液1与纺丝液2的供液速度比为1:2-2:1、纺丝时间为40-45min，制备由纺丝液1和纺丝液2混合纺丝构成的亲水膜纤维层体；

13、3).将水溶性金银花溶于水性聚氨酯乳液中，制得疏水溶液，通过静电喷雾方法：静电喷涂电压为15-25kv、接受距离12-15cm、供液速度为0.5-1ml/h、纺丝时间为10-15min，将疏水溶液喷涂于所述的纤维层体上、形成疏水层，制备纤维膜材料成品；其中的：

14、水溶性金银花 0.5-1.5份

15、水性聚氨酯乳液 90-100份。

16、上述整体技术方案的之一优选项，所述纺丝液1、2静电纺丝供液速度均不低于0.4ml/h。

17、上述整体技术方案的之一优选项，所述的纺丝液1纤维直径分布于600-680nm±10％，所述的纺丝液2纤维直径分布于80-120nm±10％。

18、上述整体技术方案的之一优选项，所述的纺丝液1，由聚丙烯腈置于n，n-二甲基甲酰胺中，经连续搅拌3小时获得。

19、上述整体技术方案的之一优选项，所述的纺丝液2，经90℃水浴连续搅拌4小时制备获得。

20、上述整体技术方案的之一优选项，所述的疏水溶液，为金银花置于水性聚氨酯乳液中、搅拌1-2小时制得。

21、上述整体技术方案的之一优选项，所述的聚丙烯腈，其分子量为90000。

22、上述整体技术方案的之一优选项，所述的水性聚氨酯乳液，为辽宁恒星精细化工fs-3000型制品。

23、上述整体技术方案的之一优选项，所述的水溶性金银花，为北京康仁堂药业有限公司全成分中药颗粒制品。

24、本专利申请还提供了一种由所述多功能单向导湿纳米纤维膜材料制备方法制备获得的多功能单向导湿纳米纤维膜材料。

25、本专利申请提供的多功能单向导湿纳米纤维膜材料和其制备方法技术方案，制备的具有janus结构的纤维膜材料，无需中间整理，具有制备工艺简单、流程短、能耗低的技术优点，除通过janus润湿、毛细拉力及杨-拉普拉斯力协同作用实现单向导湿性能，还具有抗菌、抗紫外线、提升摩擦牢度等多种材料性能。

26、以混纺获得的纤维层体，其中的聚丙烯腈作为柔性骨架，含黄连素的聚乙烯醇因含有大量亲水羟基，通过静电纺丝处理控制来实现亲水层的润湿性调控，使两纺丝液形成不同直径的纤维，纺丝液1的纤维直径分布于580-750nm、纺丝液2的纤维直径分布于80-130nm，构建了实现液滴快速导流的多尺度粗糙度；通过增加纺丝液2的供液速度比重，混纺纤维层体的浸润性由5s润湿提升为接触即浸润，纤维层体的上/下表面水量由1350％、1001％改善为1250％/1250％，纤维膜上/下表面水量差值缩减，混纺纤维层体浸润性更强，提升了吸湿效应及亲水效应、增加混纺纤维层体的毛细拉力，具有传输能力高的技术优点；此外，水汽分子通过“化学阶梯石”作用，以吸附-扩散-解吸方式有效传输，提升了透湿舒适性。本方案在亲水层中有机的引入黄连素，一方面利用其异喹啉生物碱的天然抗氧化、抗炎、抗菌和抗癌等特性，还应用黄连素天然黄色色彩，波长565-590nm、约530-510thz，不仅为本纤维膜材料增添了另一色彩，改变了现有抗紫外线面料普遍泛白的固定色彩格调，其抗紫外线效果差源于大部分紫外光透射至皮肤表面，相对于白色，黄色更能减少紫外光透过，在基材厚度相同条件下，本亲水层的紫外线透过率低、具有更强的抗紫外效果。本方案中选用具有广谱抗菌的金银花，通过水性聚氨酯乳液，有机的将金银花粘附在亲水纤维层体表面、形成疏水层，金银花的活性成分主要包括有机酸化合物、黄酮类化合物、挥发油类及萜类化合物，含有的黄酮类化合物具有多酚结构，能够提供活泼氢质子，与自由基形成稳定产物，从而阻断氧化过程，具有抗炎解热、抗氧化、改善受损细胞免疫能力，使其对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌有明显的抑制作用；通过水性聚氨酯乳液粘附于亲水纤维层体表面的金银花疏水层，共同构建了润湿性不同的janus结构复合纤维膜，当液滴由疏水侧导入时，液滴重力、杨拉普拉斯作用力及亲水层强毛细拉力相互协同作用形成“推-拉”效应，将液滴由疏水侧拉至亲水层表面，实现了导液及汗液的可快速蒸发，同时，经历含有金银花的疏水层的第一道抗菌屏障、含有黄连素的亲水层的第二道抗菌屏障，本复合纤维膜材料发挥出“多屏障”抗菌作用；反之，当液滴出现于亲水层一侧时，混纺纤维层体的聚乙烯醇浸润作用，将液滴锁在聚丙烯腈纤维骨架中，使亲水层一侧液滴只浸润在亲水层一侧，而不能反向传导，从而实现本复合纤维膜材料的单向导水、导湿快干技术目的。水性聚氨酯乳液的选用，使本纤维膜材料获得疏水性的同时，还具有优异的韧性和耐磨特性，并且其大分子互穿网络结构，使制备的纤维膜材料孔径小，能够高效的阻挡外界水汽，如雨水，提升水蒸气排放量，增加了材料的舒适性。本方案的多功能单向导湿性能纤维膜材料，可实现人体微环境的平衡调控，进而提升服装的服用舒适性能，其应用领域更为扩展，可广泛应用于户外服装面料、特种防护服装面料、医用服装面料及医用辅料制品等领域。