一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料及其制造方法
【专利摘要】本发明是一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料，包括纺织材料基材，在纺织材料基材上通过静电纺丝法纺覆盖纳米纤维，其制造方法包括如下步骤：a、制备纺丝溶液：b、纳米纤维复合材料的制备：通过静电纺丝法在纺织材料基材表面覆盖纳米纤维，得到纳米纤维复合材料。本发明在纺织材料上利用静电纺丝方法在纺织材料上覆盖静电纳米纤维成膜，通过化学或者物理方式使纤维膜固着在织物表面得到高性能的抗紫外线效果，以及良好的吸湿透气功能的织物。
【专利说明】一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纳米纤维复合材料及其制造方法，尤其是一种具有抗紫外线功能 的纳米纤维复合材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 紫外线是指波长在18(T400 nm范围辐射线，按波长大小分为UV-A(32(T400nm)、 UV - B(29(T320 nm)和UV - C(18(T290 nm)三种。长波紫外线能晒黑皮肤，出现皱纹，加速 皮肤老化；中波紫外线使皮肤灼伤，皮肤变红产生水泡；短波紫外线是最有害的紫外线， 它可切断细胞核内DNA分子链，断链的DNA在具有修复能力的酶的作用下会恢复原状，若这 种修复能力弱，则易患上皮肤癌。短波紫外线被地面上空10_50km处的臭氧层吸收无法达 到地面。为降低紫外线对人类的危害，人们需要开发各种具有防紫外线穿透的纺织品。用 这种纺织品制成的工作服，对夏天野外作业时间长的人员，如军人、交警、地质人员、建筑工 人，尤其对高原地区长期受强紫外线照射的人们来说，无疑是多了一层防护，可以防紫外线 穿透，减少紫外线对人体的伤害。原有的抗紫外线功能的实现均是通过添加剂的形式，因此 开发具有明显抗紫外线辐射功能的纺织新产品具有迫切的市场需求和重要的现实意义。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明利用静电纺丝法在纺织材料上覆盖纳米纤维膜，纺织 材料的抗紫外线性能改变明显，纳米纤维还具有极佳的吸湿性能以及透气功能，纺织材料 的服用性能大大改善。
[0004] 为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的： 本发明是一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料，包括纺织材料基材，在纺织材 料基材上通过静电纺丝法纺覆盖纳米纤维。
[0005] 优选的：在纺织材料基材上通过熔融静电纺丝法纺覆盖纳米纤维。
[0006] 优选的：纺织材料基材包括梭织物或针织物或非织造纺织品。
[0007] 优选的：在纺织材料基材表面覆盖的纳米纤维平均直径为3(Tl00nm。
[0008] 优选的：纺织材料基材与静电纺丝纳米纤维膜具有抗紫外线协同效应。
[0009] 优选的：静电纺丝纳米纤维膜通过化学或者物理方式固着在纺织材料基材上。
[0010] 优选的：梭织物、针织物和非织造纺织品的原料为涤纶、腈纶、氨纶、维尼纶、氯纶、 丙纶或涤棉。
[0011] 一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料的制造方法包括如下步骤： a、 制备纺丝溶液：称取l(Tl90g的甲酸溶液放入锥形瓶内，在室温下再加入l~6g的 PA6加入锥形瓶内后通过磁力搅拌至PA6完全溶解，然后配制PA6的四份质量分数分别为 3%，5%，8%和10%的PA6溶液，将四份PA6质量分数分别为3%，5%，8%和10%的PA6溶液进行 超声波分散得到四份浓度不同的用于静电纺丝的纺丝液； b、 纳米纤维复合材料的制备： 将纺织材料基材固定在收集板上，再将PA6质量分数为39Γ10%的静电纺丝的纺丝液 连续注入到高压静电纺丝机的喷丝头中，使喷丝流量为0. l~〇. 2ml/h，喷丝头与收集板的垂 直距离为9(Tl30mm，高压静电纺丝机对所述纺丝液所加的电压值为11.5~21kV，通过静电 纺丝法在纺织材料基材表面覆盖纳米纤维，得到纳米纤维复合材料。
[0012] 本发明的有益效果是：纳米纤维不但具有超细纤维的特性，而且由于比超细纤维 更细的细度，所以其具有极大的比表面积，极高的纵横比、曲率半径和极高的与其他物质的 相互渗透力，纳米纤维织物具有精细的织物结构特征的光泽和颜色，极高的孔隙，极好的柔 韧性、吸附性、过滤性、粘合性，这些显著的性质使纳米纤维在许多领域有着不可度量的作 用，本发明在纺织材料上利用静电纺丝方法在纺织材料上覆盖静电纳米纤维成膜，通过化 学或者物理方式使纤维膜固着在织物表面得到高性能的抗紫外线效果，以及良好的吸湿透 气功能的织物。
[0013] 本发明的复合材料结构新颖，工艺简单，成本低，具有良好的抗紫外线性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是不同电压下的纤维直径SEM图，其中，（a)电压为14. 5KV，（b)电压为 19.5KV。
[0015] 图2是不同接收距离对纤维直径的影响，其中，（a)的距离是90mm， (b) 的距离是130謹。
[0016] 图3是纤维细度分析仪拍摄图片，其中，（a)是静电纺丝膜；(b)是样布； (c) 是纺丝膜加布。
【具体实施方式】
[0017] 为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实 施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
[0018] 本发明是一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料，包括纺织材料基材，在所 述纺织材料基材上通过静电纺丝法纺覆盖纳米纤维。
[0019] 本发明的在纺织材料基材上通过熔融静电纺丝法纺覆盖纳米纤维。
[0020] 本发明的纺织材料基材包括梭织物或针织物或非织造纺织品。
[0021] 本发明的在纺织材料基材表面覆盖的纳米纤维平均直径为3(Tl00nm。
[0022] 本发明的纺织材料基材与静电纺丝纳米纤维膜具有抗紫外线协同效应。
[0023] 本发明的静电纺丝纳米纤维膜通过化学或者物理方式固着在纺织材料基材上。
[0024] 本发明的梭织物、针织物和非织造纺织品的原料为涤纶、腈纶、氨纶、维尼纶、氯 纶、丙纶或涤棉。
[0025] -种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料的制造方法包括如下步骤： a、 制备纺丝溶液：称取l(Tl90g的甲酸溶液放入锥形瓶内，在室温下再加入l~6g的 PA6加入锥形瓶内后通过磁力搅拌至PA6完全溶解，然后配制PA6的四份质量分数分别为 3%，5%，8%和10%的PA6溶液，将四份PA6质量分数分别为3%，5%，8%和10%的PA6溶液进行 超声波分散得到四份浓度不同的用于静电纺丝的纺丝液； b、 纳米纤维复合材料的制备： 将纺织材料基材固定在收集板上，再将PA6质量分数为39Γ10%的静电纺丝的纺丝液 连续注入到高压静电纺丝机的喷丝头中，使喷丝流量为0. l~〇. 2ml/h，喷丝头与收集板的垂 直距离为9(Tl30mm，高压静电纺丝机对所述纺丝液所加的电压值为11.5~21kV，通过静电 纺丝法在纺织材料基材表面覆盖纳米纤维，得到纳米纤维复合材料。
[0026] 在所述纺织材料基材上通过熔融静电纺丝法纺覆盖纳米纤维，在纺织材料基材表 面覆盖的纳米纤维平均直径为3(Tl00nm，纺织材料基材与静电纺丝纳米纤维膜具有抗紫外 线协同效应，静电纺丝纳米纤维膜通过化学或者物理方式固着在纺织材料基材上。
[0027] 所述纺织材料基材包括梭织物或针织物或非织造纺织品，梭织物、针织物和非织 造纺织品的原料为涤纶、腈纶、氨纶、维尼纶、氯纶、丙纶或涤棉。
[0028] PA6是专利产品，是一种阴离子聚合尼龙纳米复合材料，是经过单体熔融与纳米碳 酸钙、纳米二氧化硅、纳米膨润士等材料混合、脱水、强碱催化、聚合等工艺制成。
[0029] 经过上述步骤制备的抗紫外线功能的纳米纤维复合材料要进行形态结构测试和 抗紫外线性能的测试：用扫描电子显微镜（SEM)、纤维细度分析仪测试纤维的形态并测定 各纺丝条件下纤维的平均直径及其分布；利用HB902防抗紫外线透过及防晒保护测试仪测 试制备的纳米纤维膜的抗紫外线性能UPF值。
[0030] 本发明中的收集板的作用是制成放置材料衬料，收集纳米纤维，喷丝头与收集板 之间的距离对静电纺丝有影响。
[0031] 在聚合物电纺的过程中，有许多参数对电纺过程和电纺纤维的形貌产生影响， 包括纺丝液浓度，从下表1可以看出浓度不同所需的电场力也不相同，浓度越高，所需要 的电场力越大，所需施加的临界电压值也越大，以克服表面张力而达到喷出纤维的目的。
【权利要求】
1. 一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料，包括纺织材料基材，其特征在于：在 所述纺织材料基材上通过静电纺丝法纺覆盖纳米纤维。
2. 根据权利要求1所述一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料，其特征在于：在 所述纺织材料基材上通过熔融静电纺丝法纺覆盖纳米纤维。
3. 根据权利要求1所述一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料，其特征在于：所 述纺织材料基材包括梭织物或针织物或非织造纺织品。
4. 根据权利要求1所述一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料，其特征在于：在 纺织材料基材表面覆盖的纳米纤维平均直径为3(Γ 1 OOnm。
5. 根据权利要求1所述一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料及其制造方法，其 特征在于：纺织材料基材与静电纺丝纳米纤维膜具有抗紫外线协同效应。
6. 根据权利要求5所述一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料及其制造方法，其 特征在于：静电纺丝纳米纤维膜通过化学或者物理方式固着在纺织材料基材上。
7. 根据权利要求3所述一种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料及其制造方法，其 特征在于：梭织物、针织物和非织造纺织品原料为涤纶、腈纶、氨纶、维尼纶、氯纶、丙纶或涤 棉。
8. -种具有抗紫外线功能的纳米纤维复合材料的制造方法包括如下步骤： a、 制备纺丝溶液：称取l(Tl90g的甲酸溶液放入锥形瓶内，在室温下再加入l~6g的 PA6加入锥形瓶内后通过磁力搅拌至PA6完全溶解，然后配制PA6的四份质量分数分别为 3%，5%，8%和10%的PA6溶液，将四份PA6质量分数分别为3%，5%，8%和10%的PA6溶液进行 超声波分散得到四份浓度不同的用于静电纺丝的纺丝液； b、 纳米纤维复合材料的制备： 将纺织材料基材固定在收集板上，再将PA6质量分数为39Γ10%的静电纺丝的纺丝液 连续注入到高压静电纺丝机的喷丝头中，使喷丝流量为0. l~〇. 2ml/h，喷丝头与收集板的垂 直距离为9(Tl30mm，高压静电纺丝机对所述纺丝液所加的电压值为11.5~21kV，通过静电 纺丝法在纺织材料基材表面覆盖纳米纤维，得到纳米纤维复合材料。
【文档编号】B32B5/26GK104097358SQ201410249556
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】刘新华, 刘畅, 吴委, 李长龙, 周磊 申请人:安徽工程大学