本发明涉及透湿材料，具体涉及一种透湿材料及其制备方法与应用。
背景技术：
1、防水透湿材料是一种能防止水滴穿透又能将水蒸气排出的材料，这类材料通常是以pu、ptfe等材料加工而成。其中，pu成本低，得到了广泛研究。
2、常规pu材料疏水性不足，一种方法是，添加含氟组分共混，但是含氟组分成本高，生产过程可能造成环境和健康损害，在应用上受到限制，且含氟组分与聚氨酯相容性不好，容易发生相分离，影响材料整体性能。另一种方法是，在pu纤维膜表面原位沉积疏水粒子，这种方式可以获得较好的疏水性和透湿性，但是疏水粒子难以与纤维表面紧密结合，很难保证长期防水透湿性。
3、因此，有必要开发一种不含氟且防水透湿性好的透湿材料。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种透湿材料的制备方法，制备原料不含氟，克服了因使用含氟原料造成的危害性和成本压力，所制得的透湿材料具有优异的防水透湿性。
2、本发明还提供采用上述的制备方法所制得的透湿材料。
3、本发明还提供上述的透湿材料的应用。
4、具体而言，本发明第一方面实施方式涉及一种透湿材料的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、将硝酸铋和2.5-二羟基对苯二甲酸于溶剂中加热加压反应，得到催化剂；
6、s2、将钛白粉、碳酸铯制成混合粉末，置于800-850℃下煅烧8-15h，所得固体在1-1.5m的盐酸中搅拌75-85h分离，所得固相置于四甲基氢氧化氨溶液中搅拌70-100h，静置，除杂，得到二氧化钛分散液；
7、s3、将步骤s1所得催化剂、氨基硅烷偶联剂分散于水中，加热至40-60℃，搅拌10-15h，所得改性液加入至步骤s2所得二氧化钛分散液中，超声分散，离心，得到负载型催化剂；
8、s4、将二苯基甲烷二异氰酸酯溶于溶剂中，加入所述负载型催化剂分散均匀，再加入聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇，使异氰酸根过量，加热反应，再加入扩链剂反应，所得产物制成纺丝液；
9、s5、将所述纺丝液静电纺丝，得到透湿材料。
10、根据本发明第一方面实施方式的透湿材料的制备方法，至少具有如下有益效果：
11、硝酸铋和2.5-二羟基对苯二甲酸反应，得到金属有机框架材料bi-mof催化剂。铋为催化活性中心，配体2.5-二羟基对苯二甲酸具有多羟基结构，在铋的催化下，提高了配体中羟基的反应活性，使催化剂显示出高催化活性，利于异氰酸根充分参与反应。
12、钛白粉、碳酸铯煅烧后形成层状结构钛酸铯，其中，铯在盐酸中发生质子交换，使铯被置换，再经四甲基氢氧化氨膨胀剥离，得到片状二氧化钛。二维片状二氧化钛负载催化剂形成三维结构，一方面，可以提高后续纺丝的纤维表面粗糙度，提高疏水性；另一方面，bi-mof具有水吸附特性，能够吸附水分子，有利于水汽扩散，保证透湿性能，进而很好地兼顾疏水性和透湿性。
13、氨基硅烷偶联剂可以改善催化剂的分散性，催化剂配体中含有多极性基团，与二氧化钛表面结合力好，同时硅烷偶联剂链段还提高了表面疏水性。
14、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇提供疏水链段，经扩链处理后提升了纤维的耐水性。在静电纺丝过程中，利用电场力诱导形成微纳米纤维，纤维之间随机堆积相互交织形成微孔纤维膜，有利于水蒸气传输。纤维膜的微孔直径一般为数微米，远大于水蒸气分子直径，同时远小于水滴直径(≥100微米)，既能为水蒸气传递提供通道，保证透湿性，也能有效阻止水滴渗入，提高防水性。
15、本方法通过静电纺丝制备防水透湿纤维膜，无需进行氟化改性，降低了成本压力，对环境和健康危害小；与现有方法在纤维膜表面沉积疏水填料的方式相比，本方法制得的透湿材料不容易掉粉，能够保证长久的透湿和防水性。
16、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述硝酸铋与2.5-二羟基对苯二甲酸的摩尔比为1:4-5。
17、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，加热加压反应的温度为100-130℃，反应的时间为25-30h，反应的压力为0.5-1.5mpa。
18、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，硝酸铋与溶剂的质量体积比为0.1-0.3g/100ml。
19、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，溶剂选自乙醇。在加热加压条件下，乙醇对2.5-二羟基对苯二甲酸的溶解性提高，同时可以抑制乙醇挥发，细化催化剂粒径。
20、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，还包括对反应后的产物进行过滤、干燥。
21、其中过滤采用微孔过滤，滤孔直接0.5-1μm，干燥为真空干燥。
22、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，钛白粉、碳酸铯的摩尔比为4-5:1。
23、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，钛白粉为金红石型。
24、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所得固体与盐酸的固液比为0.5-1g/100ml。
25、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，四甲基氢氧化氨溶液的浓度为0.1-0.15mol/l。
26、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所得固相与四甲基氢氧化氨溶液的质量体积比为1-1.5g/100ml。
27、控制四甲基氢氧化氨的浓度和用量，以充分剥离片状二氧化钛，形成悬浮液，静置后去除底层杂质，得到的二氧化钛分散液。
28、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述氨基硅烷偶联剂选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
29、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述催化剂与氨基硅烷偶联剂的质量比为1:0.3-0.5。
30、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述催化剂与水的质量体积比为5-10g/l。
31、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述改性液与二氧化钛分散液的体积比为1:2-3。
32、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述超声分散的时间为0.5-1h。
33、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述离心的转速为6000-8000rpm，离心的时间为8-10min。
34、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，还包括对离心后的产物进行干燥。
35、其中，干燥为真空干燥。
36、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇的分子量独立选自1000-3000。
37、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇的质量比为1:1-2。
38、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，二苯基甲烷二异氰酸酯、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇的用量满足：异氰酸根:羟基的摩尔比为1.1-1.2:1。其中，羟基含量指聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇中的总羟基含量。
39、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，所述负载型催化剂的用量为二苯基甲烷二异氰酸酯、聚丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇的总质量的0.5％-1.5％。
40、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，加热反应的温度为60-80℃，反应的时间为4-5h。
41、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，扩链剂选自三乙二醇或1,4-丁二醇。
42、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，扩链剂中活泼氢:残余异氰酸根的摩尔比≥1:1。
43、其中，残余异氰酸根含量采用二正丁胺-甲苯法测定。
44、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，加入扩链剂反应的温度为70-80℃，反应的时间为3-4h。
45、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，所述纺丝液中聚氨酯的质量浓度为8％-10％。在反应产物浓度过高时，可加入适量溶剂调节纺丝液浓度在合适范围，可以理解，此处补加的溶剂类型与体系中原有溶剂类型相同。
46、根据本发明的一些实施方式，步骤s4中，所述溶剂为dmf。
47、根据本发明的一些实施方式，步骤s5中，所述静电纺丝的正电压为20-30kv。
48、根据本发明的一些实施方式，步骤s5中，所述静电纺丝的注射速度为1-3ml/h。
49、根据本发明的一些实施方式，步骤s5中，所述静电纺丝中，针头到接收极的距离为20-30cm。
50、本发明第二方面实施方式涉及采用上述的制备方法所制得的透湿材料。
51、上述的透湿材料透湿性好，表面疏水性好，具有优异的透湿、防水性能。
52、本发明第三方面实施方式涉及上述的透湿材料在制备热交换芯体、新风系统或防护服中的应用。
53、上述的透湿材料透湿性和疏水性好，可用于制备热交换芯体、新风系统或防护服。
54、具体地，该透湿材料可以作为热交换芯体的滤膜使用，应用于新风系统中。当冷热气流交错经过热交换芯体时，由于存在温差和蒸汽分压差而发生传热传质，温度由较热的一侧传递到较冷的一侧实现传热，湿度由较大的一侧传递到较小的一侧实现传质，最终实现热量的交换。该吸附膜具有水分子吸附特性，能达到很好的湿热交换效果，起到节能效果。
55、在应用于防护服中时，汗液蒸汽可以及时排出，避免出现闷热感，提高穿着舒适度，同时能防止水滴渗入，具有优异防水性。
56、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。