一种透气透湿复合TPU材料及其制备方法与流程

本发明涉及功能材料，具体涉及一种透气透湿复合tpu材料及其制备方法。

背景技术：

1、人们对服装的要求无外乎两个方面：审美和功能。要实现这两个要求，无外乎3个要素：款式、色彩、材料。随着时代的发展、文化的进步，人们的审美观发生了很大变化，文化创意推动了技术创新，服装便经历了从保守到开放、从开放到实用、从实用到科学技术全面融入。功能不断提升的发展过程。从材料说，当前服装材料的制造者所追求的，已经不是替代天然材料的不足，而是要创造出全新的材料来实现任何天然材料所不能达到的功能和风格。人们对运动装如此的关注，也就是因为它体现出的巨大魅力。

2、不论是专业的还是大众的体育运动，运动装是必不可少的。人们对健康的关注使运动不仅成为时尚，更成为生活中的必需，运动服的地位也相应地扶摇直上了。随着人们生活水平的提高和对体育运动的重视，普通人对运动装也有了越来越高的要求。也正因为如此，运动装为服装业提供了巨大的商机。运动服应达到的以下要求：1.保持干爽(透湿速干)；2.透气性(即舒适感)；3.抗菌性；4.满足审美需求。为达到以上要求，各研究单位及公司都在做着不同的研发努力。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种透气透湿复合tpu材料及其制备方法，采用双层结构，内层为疏水改性tpu膜，外层为吸水膜，水分能够单向的从内层疏水改性tpu膜向外层吸水膜传递，应用于运动服上时，汗液能够从内向外导出，保持内侧的干爽舒适，外层则吸附导出来的汗液，并挥发干燥。

2、技术方案：一种透气透湿复合tpu材料，其特征在于：所述透气透湿复合tpu材料为双层结构，内层为疏水改性tpu膜，外层为吸水膜。

3、进一步的，所述疏水改性tpu膜孔径为≤500nm；所述吸水膜孔径为≤70nm。

4、进一步的，所述亲水膜由抗菌成分、亲水性聚丙烯腈和多孔吸水颗粒复合而成。

5、上述透气透湿复合tpu材料的其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

6、s1：取18份tpu，加入80-90份质量比为1:1的n,n-二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合溶剂搅拌2-4h，加入1-3份硅油，获得内层纺丝液；

7、s2：经静电纺丝工艺制备内层疏水改性tpu膜；

8、s3：将10份亲水性聚丙烯腈和tpu的混合物加入70-80份n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌2-4h，获得混合溶液；

9、s4：加入8-10份多孔吸水颗粒、1-2份丁香苦苷和0.5份壳聚糖，混合均匀，得到外层纺丝液；

10、s5：采用静电纺丝装置在疏水改性tpu膜表面继续纺制外层吸水膜，获得复合膜；

11、s6：将复合膜揭下，采用间歇式等离子体处理，气体流量5ml/min，处理功率75w，处理10s，停止10s，进行5个循环，最终获得透气透湿复合tpu材料。

12、进一步的，所述s2中静电纺丝条件为：纺丝电压20kv，接收距离18cm，接收辊转速150r/min，流速0.08ml/min，纺丝时间为1-3h。

13、进一步的，所述亲水性tpu和聚丙烯腈的质量比为3:7。

14、进一步的，所述多孔吸水颗粒的制备方法如下：

15、s51：取20份质量分数均为10％的聚丙烯酰胺溶液和秸秆纤维素的溶液混合，获得混合溶液；s52：取2份质量比为2:(2-4)的酵母菌与葡萄糖，加入10份蒸馏水，得到酵母菌活化液；s53：将酵母菌活化液与混合溶液共混，搅拌均匀，置于恒温32℃水浴中发泡1-2h，移至低温冰箱快速定型，经冷冻-解冻循环5次后用超纯水透析；

16、s54：冷冻干燥，破碎即得多孔吸水颗粒。

17、进一步的，所述s5中静电纺丝条件为：纺丝电压20kv，接收距离18cm，接收辊转速为100r/min，流速为0.1ml/min，纺丝时间为1-3h。

18、进一步的，所述聚丙烯酰胺溶液和秸秆纤维素溶液的质量比为5:(4-8)。

19、进一步的，所述多孔吸水颗粒的粒径为≤0.05μm。

20、有益效果：

21、1.本发明材料采用双层结构，内层为疏水改性tpu膜，外层为吸水膜，水分能够单向的从内层疏水改性tpu膜向外层吸水膜传递，应用于运动服上时，汗液能够从内向外导出，保持内侧的干爽舒适，外层则吸附导出来的汗液，并挥发干燥。

22、2.本发明以低表面能的硅油改性tpu，并采用静电纺丝的结构，构筑粗糙表面，提高疏水的效果。

23、3.本发明采用酵母对聚丙烯酰胺溶液和秸秆纤维素的混合溶液进行发酵，酵母菌体形成泡核，随着其新陈代谢产生co2，泡孔增长，并不断形成新泡核，相邻泡孔之间相互挤压，发生聚合以及破裂，最终多孔结构；同时利用聚丙烯酰胺与秸秆纤维素上大量羟基之间的氢键作用力使二者有效交联，发泡基体溶液凝胶化，固定泡孔，最终形成多孔吸水材料。

24、4.本发明采用间歇式等离子体处理，透气性效果优于连续性等离子体处理，可能是因为连续性等离子体处理对材料产生的轰击，使材料没有间歇性恢复的过程，从而导致对材料的破坏，影响其透气性。

25、5.本发明采用天然抗菌成分丁香苦苷和壳聚糖复合的形式，由于是天然成分，不会因为成分溶出而对人体产生不良影响，同时壳聚糖除了具有抗菌性，且能够保持丁香苦苷的稳定性和与材料结合的牢固性，因此抗菌效果持久。

技术特征：

1.一种透气透湿复合tpu材料，其特征在于：所述透气透湿复合tpu材料为双层结构，内层为疏水改性tpu膜，外层为吸水膜。

2.根据权利要求1所述的一种透气透湿复合tpu材料，其特征在于：所述疏水改性tpu膜孔径为≤500nm；所述吸水膜孔径为≤70nm。

3.根据权利要求1所述的一种透气透湿复合tpu材料，其特征在于：所述亲水膜由抗菌成分、亲水性聚丙烯腈和多孔吸水颗粒复合而成。

4.根据权利要求1-3任所述的一种透气透湿复合tpu材料的其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种透气透湿复合tpu材料的制备方法，其特征在于：所述s2中静电纺丝条件为：纺丝电压20kv，接收距离18cm，接收辊转速150r/min，流速0.08ml/min，纺丝时间为1-3h。

6.根据权利要求1所述的一种透气透湿复合tpu材料的制备方法，其特征在于：所述亲水性tpu和聚丙烯腈的质量比为3:7。

7.根据权利要求1所述的一种透气透湿复合tpu材料的制备方法，其特征在于：所述多孔吸水颗粒的制备方法如下：

8.根据权利要求1所述的一种透气透湿复合tpu材料的制备方法，其特征在于：所述s5中静电纺丝条件为：纺丝电压20kv，接收距离18cm，接收辊转速为100r/min，流速为0.1ml/min，纺丝时间为1-3h。

9.根据权利要求7所述的一种透气透湿复合tpu材料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯酰胺溶液和秸秆纤维素溶液的质量比为5:(4-8)。

10.根据权利要求7所述的一种透气透湿复合tpu材料的制备方法，其特征在于：所述多孔吸水颗粒的粒径为≤0.05μm。

技术总结
本发明提供了一种透气透湿复合TPU材料及其制备方法，包括以下步骤：取TPU加混合溶剂搅拌，加入硅油，获得内层纺丝液；经静电纺丝工艺制备内层疏水改性TPU膜；将亲水性聚丙烯腈和TPU的混合物加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中搅拌，获得混合溶液；加入多孔吸水颗粒、丁香苦苷和壳聚糖，混合均匀，得到外层纺丝液；采用静电纺丝装置在疏水改性TPU膜表面继续纺制外层吸水膜，获得复合膜；采用间歇式等离子体处理，最终获得透气透湿复合TPU材料。本发明采用双层结构，内层为疏水改性TPU膜，外层为吸水膜，水分能够单向的从内层疏水改性TPU膜向外层吸水膜传递，应用于运动服上时，汗液能够从内向外导出，保持内侧的干爽舒适，外层则吸附导出来的汗液，并挥发干燥。

技术研发人员：刘彦平,蔡姗姗,刘聪惠
受保护的技术使用者：苏州羽燕特种材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31