本发明属于面料制造
技术领域：
，具体地，涉及一种高强度耐磨tpu复合面料及其制备方法。
背景技术：
：热塑性聚氨酯弹性体(tpu)是一类加热可塑化、溶济可溶解的聚氨酯材料，具有独特的软硬段嵌段共聚物结构，因其同时具有橡胶的弹性和塑料的可加工性，被广泛应用于诸多领域，例如：汽车车体外部配件、电缆护套、胶带、滑雪鞋、齿轮、胶管、服装面料、充气产品等。通常，不同应用领域对tpu材料有某方面的更高的要求，如：服装及鞋材要求tpu面料具有较佳的防水透湿性，机械设备要求tpu制品具有较高的机械强度，而充气产品(如充气坐垫、安全椅、充气床等)则要求tpu面料具有较佳的弹性、耐磨性能。目前，tpu面料提高耐磨的方法是采用加入耐磨剂，耐磨剂为含硅的助剂，对提高tpu面料的耐磨性能有一定的作用，但是含硅材料在tpu中的相容性比较差，容易向tpu表面迁移，影响tpu瑟聚酯织物的粘结，使用过程中不仅会使tpu与聚酯织物分享，还会造成tpu层间的分离。同时，由于耐磨剂向表面迁移，材料的耐磨性能会随之下降。同时，含硅助剂耐磨剂的加入会影响面料的强度。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高强度耐磨tpu复合面料及其制备方法，通过运用竹浆纤维纱、低弹涤纶丝开发具有抗菌功能的基布，再复合高强耐磨无环保型聚氨酯(tpu)薄膜，解决了面料耐磨性不佳的难题，赋予产品耐磨、光泽柔和、吸湿导湿、防水、透气、抗菌、防臭保健等优点，同时大幅降低生产成本。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高强度耐磨tpu复合面料，包括基布和覆合在基布表面的tpu薄膜；所述基布由竹浆纤维和涤纶低弹丝编织而成，竹浆纤维含量为80％，涤纶低弹丝含量为20％；将竹浆纤维和涤纶低弹丝按双罗纹组织在双面大圆机编织，织造成基布，编织参数为：32针/25.4mm，筒径86cm，纱长24cm/100线圈；所述tpu薄膜由如下重量份的原料制成：改性聚氨酯50-60份、改性凹凸棒土6-8份、n，n-二甲基甲酰胺70-80份、填料8-11份、改性聚四氟乙烯10-14份；所述tpu薄膜由如下方法制得：第一步、首先利用清水清填料，然后用0.1mol/l的hcl溶液和0.1mol/l的naoh溶液对填料进行酸洗和碱洗处理，分别超声振荡10-15min，除去表面杂质，然后于200℃烘箱内干燥4-5h，取出自然冷却，得到预处理填料；第二步、将改性聚氨酯放入60℃烘箱内干燥6-7h；第三步、将干燥后的改性聚氨酯加入一半的n，n-二甲基甲酰胺中，70℃下溶胀20h，得到基液；第四步、将改性凹凸棒土、预处理填料和改性聚四氟乙烯加入另一半的n，n-二甲基甲酰胺中，超声分散30-40min，得到混合添加物；第五步、将混合添加物与基液混合，300r/min机械搅拌6h，再继续超声处理60min，得到涂膜液；第六步、涂膜液用涂膜机涂出厚度为76-85um的薄膜，将薄膜置于干燥箱中，65℃下干燥24h，得到tpu薄膜；将所述tpu薄膜采用无张力复合于基布的表面，复合温度60-70℃，固化时间24h，复合压力为5mpa，得到高强度耐磨tpu复合面料。进一步地，所述改性聚氨酯由如下方法制备：(1)将医用消毒棉破碎后放入三口烧瓶中，按照料液比1g：7-8ml加入质量浓度为58％的硫酸溶液，在48℃氮气保护下，机械搅拌反应4h，过滤，产物用大量蒸馏水连续离心洗涤，在10000r/min转速下离心洗涤6-7次，取上层白色悬浊液在截留分子量为6kd的透析袋中透析至中性，冷冻干燥得到改性剂；(2)按照料液比1g：9-10ml将改性剂加入无水乙醇中，超声分散30min，得到改性剂分散液，备用；(3)在115℃下将聚醚二元醇减压蒸馏除水110min后置于广口瓶中并降温至88℃，然后加入改性剂分散液，120r/min、88℃搅拌3h，然后降温至76℃，并通入氮气，滴加异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应10min，随后加入1，4-丁二醇并600r/min搅拌5min，将温度升至103℃出料，将产物倒入103℃预热的模具中，烘箱熟化17h，制得改性聚氨酯；其中，聚醚二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇的物质的量之比为1:2:1，改性剂分散液的加入量为反应体系质量的0.5％。进一步地，所述改性凹凸棒土由如下方法制备：(1)称取1.62g过硫酸铵溶解在28ml的1mol/l的盐酸溶液中，放入冰浴中冷却5min，得到过硫酸铵溶解液；(2)在圆底烧瓶中加入90ml的1mol/l的盐酸溶液，加入0.15g凹凸棒土、1.29g对苯二胺，超声分散30min，再将混合物放入0℃的冰浴中磁性搅拌，转速为100r/min；(3)将过硫酸铵溶解液滴入上述混合物中，控制滴加速度为1滴/s，滴完后，反应23h，静置2h，产物用去离子水和无水乙醇洗涤至无色，冻干成粉末；(4)称取0.1g上述粉末加入100ml去离子水中，超声处理60min，加入0.2ml水合肼，90℃下反应180min，最后分别用去离子水和无水乙醇对产物洗涤4-6次，冻干后得到改性凹凸棒土。进一步地，所述改性聚四氟乙烯由如下方法制备：将钠萘处理液用无水丙酮稀释5倍，然后取聚四氟乙烯质量一半的钠萘稀释液加入到聚四氟乙烯微粉当中，常温200r/min搅拌1min，快速过滤，产物用2倍量的无水丙酮清洗过滤一次，并于50℃下烘干，得到改性聚四氟乙烯。一种高强度耐磨tpu复合面料的制备方法，包括如下步骤：将所述tpu薄膜采用无张力复合于基布的表面，复合温度60-70℃，固化时间24h，复合压力为5mpa，得到高强度耐磨tpu复合面料。本发明的有益效果：本发明的复合面料包括基布和复合于基布表面的tpu薄膜，竹纤维是一种新型生态环保再生纤维素纤维，具有良好的耐磨性和悬垂性，以及良好的吸湿透湿性、透气性和天然的抗菌、防臭功能，染色性能优良，又被称为会呼吸的环保纤维，通过运用竹浆纤维纱、低弹涤纶丝开发具有抗菌功能的基布；本发明所采用的tpu薄膜，包括改性聚氨酯、改性凹凸棒土、填料、改性聚四氟乙烯等原料；采用纳米纤维素纤维(改性剂)对聚氨酯进行改性，通过溶液置换法将其均匀分散在聚己内酯二元醇中，通过两步法制备了改性聚氨酯，纤维素纳米纤维表面成功接枝了聚氨酯链，有利于提高改性剂在聚氨酯基体中的分散和与基体的界面结合力，改善改性剂在基体中的相容性，提升tpu薄膜的拉伸性能；经过对苯二胺改性的凹凸棒土，水合肼还原了凹凸棒土表面存在的大量羟基、羧基等含氧官能团，使得凹凸棒土的亲油能力得到提高；对苯二胺单体在凹凸棒土表面成功地实现了原位聚合，生成聚对苯二胺，凹凸棒土与对苯二胺之间存在着强有力的π-π键作用，促使对苯二胺可有效牢固地附着在凹凸棒土上，改善凹凸棒土的亲油性，使得改性凹凸棒土能够在聚氨酯基体中实现长久的均一稳定分散；改性凹凸棒土表面的聚对苯二胺的胺基聚氨酯的酰胺键之间存在氢键，能够使得凹凸棒土牢固附着于tpu薄膜上，改性凹凸棒土与聚氨酯基体形成网络结构，能够增强聚氨酯薄膜的强度；经过钠萘溶液处理的聚四氟乙烯表面被扯掉了部分氟原子后，使其表面附上了羟基、羰基、不饱和键等极性基团，这些基团能够与填料表面极性基团反应，所以聚四氟乙烯能够均匀裹覆到无机填料表面，不仅能够分散在有机基体内部起减摩作用，还能够与填料表面极性基团反应包覆到填料表面，降低无机填料的摩擦系数，生成硬度高摩擦系数低的核壳结构高效耐磨填料，这种核壳结构的填料在磨损过程中，填料(内部刚性部分)起硬支撑作用，而聚四氟乙烯(外部柔性部分)起变形缓冲应力的作用，并在填料表面形成局部流动相，及时填充或修复裂纹，起到良好的耐磨效果；得到的是一种高强耐磨无环保型聚氨酯(tpu)薄膜；本发明通过运用竹浆纤维纱、低弹涤纶丝开发具有抗菌功能的基布，再复合高强耐磨无环保型聚氨酯(tpu)薄膜，解决了面料耐磨性不佳的难题，赋予产品耐磨、光泽柔和、吸湿导湿、防水、透气、抗菌、防臭保健等优点，同时大幅降低生产成本。具体实施方式下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。一种高强度耐磨tpu复合面料，包括基布和覆合在基布表面的tpu薄膜；所述基布由竹浆纤维和涤纶低弹丝编织而成，竹浆纤维含量为80％，涤纶低弹丝含量为20％；纱线号数：竹纤维纱18tex；涤纶低弹丝53tex；按双罗纹组织在双面大圆机编织而成(机号：32针/25.4mm，筒径86cm，纱长24cm/100线圈)，织造成基布；竹纤维是一种新型生态环保再生纤维素纤维，具有良好的耐磨性和悬垂性，以及良好的吸湿透湿性、透气性和天然的抗菌、防臭功能，染色性能优良，又被称为会呼吸的环保纤维；热塑性聚氨酯tpu具有良好的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，其弹性佳，质轻，同时还具有高防水性、透气性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能；通过运用竹浆纤维纱、低弹涤纶丝开发具有抗菌功能的基布，再复合高强南无环保型聚氨酯(tpu)薄膜，解决了面料耐磨性不佳的难题，赋予产品耐磨、光泽柔和、吸湿导湿、防水、透气、抗菌、防臭保健等优点，同时大幅降低生产成本；将tpu薄膜采用无张力复合于基布的表面，复合温度60-70℃，固化时间24h，复合压力为5mpa，得到高强度耐磨tpu复合面料；所述tpu薄膜由如下重量份的原料制成：改性聚氨酯50-60份、改性凹凸棒土6-8份、n，n-二甲基甲酰胺70-80份、填料8-11份、改性聚四氟乙烯10-14份；所述改性聚氨酯由如下方法制备：(1)将医用消毒棉破碎后放入三口烧瓶中，按照料液比1g：7-8ml加入质量浓度为58％的硫酸溶液，在48℃氮气保护下，机械搅拌反应4h，过滤，产物用大量蒸馏水连续离心洗涤，在10000r/min转速下离心洗涤6-7次，取上层白色悬浊液在截留分子量为6kd的透析袋中透析至中性，冷冻干燥得到改性剂；(2)按照料液比1g：9-10ml将改性剂加入无水乙醇中，超声分散30min，得到改性剂分散液，备用；(3)在115℃下将聚醚二元醇减压蒸馏除水110min后置于广口瓶中并降温至88℃，然后加入改性剂分散液，120r/min、88℃搅拌3h，然后降温至76℃，并通入氮气，滴加异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应10min，随后加入1，4-丁二醇并600r/min搅拌5min，将温度升至103℃出料，将产物倒入103℃预热的模具中，烘箱熟化17h，制得改性聚氨酯；其中，聚醚二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇的物质的量之比为1:2:1，改性剂分散液的加入量为反应体系质量的0.5％；采用纳米纤维素纤维(改性剂)对聚氨酯进行改性，通过溶液置换法将其均匀分散在聚己内酯二元醇中，通过两步法制备了改性聚氨酯，纤维素纳米纤维表面成功接枝了聚氨酯链，有利于提高改性剂在聚氨酯基体中的分散和与基体的界面结合力，改善改性剂在基体中的相容性，提升tpu薄膜的拉伸性能；所述改性凹凸棒土由如下方法制备：(1)称取1.62g过硫酸铵溶解在28ml的1mol/l的盐酸溶液中，放入冰浴中冷却5min，得到过硫酸铵溶解液；(2)在圆底烧瓶中加入90ml的1mol/l的盐酸溶液，加入0.15g凹凸棒土、1.29g对苯二胺，超声分散30min，再将混合物放入0℃的冰浴中磁性搅拌，转速为100r/min；(3)将过硫酸铵溶解液滴入上述混合物中，控制滴加速度为1滴/s，滴完后，反应23h，静置2h，产物用去离子水和无水乙醇洗涤至无色，冻干成粉末；(4)称取0.1g上述粉末加入100ml去离子水中，超声处理60min，加入0.2ml水合肼，90℃下反应180min，最后分别用去离子水和无水乙醇对产物洗涤4-6次，冻干后得到改性凹凸棒土；经过对苯二胺改性的凹凸棒土，水合肼还原了凹凸棒土表面存在的大量羟基、羧基等含氧官能团，使得凹凸棒土的亲油能力得到提高；对苯二胺单体在凹凸棒土表面成功地实现了原位聚合，生成聚对苯二胺，凹凸棒土与对苯二胺之间存在着强有力的π-π键作用，促使对苯二胺可有效牢固地附着在凹凸棒土上，改善凹凸棒土的亲油性，使得改性凹凸棒土能够在聚氨酯基体中实现长久的均一稳定分散；改性凹凸棒土表面的聚对苯二胺的胺基聚氨酯的酰胺键之间存在氢键，能够使得凹凸棒土牢固附着于tpu薄膜上，改性凹凸棒土与聚氨酯基体形成网络结构，能够增强聚氨酯薄膜的强度；所述改性聚四氟乙烯由如下方法制备：将钠萘处理液用无水丙酮稀释5倍，然后取聚四氟乙烯质量一半的钠萘稀释液加入到聚四氟乙烯微粉当中，常温200r/min搅拌1min，快速过滤，产物用2倍量的无水丙酮清洗过滤一次，并于50℃下烘干，得到改性聚四氟乙烯；经过钠萘溶液处理的聚四氟乙烯表面被扯掉了部分氟原子后，使其表面附上了羟基、羰基、不饱和键等极性基团，这些基团能够与填料表面极性基团反应，所以聚四氟乙烯能够均匀裹覆到无机填料表面，不仅能够分散在有机基体内部起减摩作用，还能够与填料表面极性基团反应包覆到填料表面，降低无机填料的摩擦系数，生成硬度高摩擦系数低的核壳结构高效耐磨填料，这种核壳结构的填料在磨损过程中，填料(内部刚性部分)起硬支撑作用，而聚四氟乙烯(外部柔性部分)起变形缓冲应力的作用，并在填料表面形成局部流动相，及时填充或修复裂纹，起到良好的耐磨效果；所述tpu薄膜由如下方法制备：第一步、首先利用清水清填料，然后用0.1mol/l的hcl溶液和0.1mol/l的naoh溶液对填料进行酸洗和碱洗处理，分别超声振荡10-15min，除去表面杂质，然后于200℃烘箱内干燥4-5h，取出自然冷却，得到预处理填料；第二步、将改性聚氨酯放入60℃烘箱内干燥6-7h；第三步、将干燥后的改性聚氨酯加入一半的n，n-二甲基甲酰胺中，70℃下溶胀20h，得到基液；第四步、将改性凹凸棒土、预处理填料和改性聚四氟乙烯加入另一半的n，n-二甲基甲酰胺中，超声分散30-40min，得到混合添加物；第五步、将混合添加物与基液混合，300r/min机械搅拌6h，再继续超声处理60min，得到涂膜液；第六步、涂膜液用涂膜机涂出厚度为76-85um的薄膜，将薄膜置于干燥箱中，65℃下干燥24h，得到tpu薄膜。实施例1一种高强度耐磨tpu复合面料，包括基布和覆合在基布表面的tpu薄膜；所述基布由竹浆纤维和涤纶低弹丝编织而成，竹浆纤维含量为80％，涤纶低弹丝含量为20％；按双罗纹组织在双面大圆机编织(机号：32针/25.4mm，筒径86cm，纱长24cm/100线圈)，织造成基布；所述tpu薄膜由如下重量份的原料制成：改性聚氨酯50份、改性凹凸棒土6份、n，n-二甲基甲酰胺70份、填料8份、改性聚四氟乙烯10份；将tpu薄膜采用无张力复合于基布的表面，复合温度60℃，固化时间24h，复合压力为5mpa，得到高强度耐磨tpu复合面料。实施例2一种高强度耐磨tpu复合面料，包括基布和覆合在基布表面的tpu薄膜；所述基布由竹浆纤维和涤纶低弹丝编织而成，竹浆纤维含量为80％，涤纶低弹丝含量为20％；按双罗纹组织在双面大圆机编织(机号：32针/25.4mm，筒径86cm，纱长24cm/100线圈)，织造成基布；所述tpu薄膜由如下重量份的原料制成：改性聚氨酯55份、改性凹凸棒土7份、n，n-二甲基甲酰胺75份、填料9.5份、改性聚四氟乙烯12份；将tpu薄膜采用无张力复合于基布的表面，复合温度65℃，固化时间24h，复合压力为5mpa，得到高强度耐磨tpu复合面料。实施例3一种高强度耐磨tpu复合面料，包括基布和覆合在基布表面的tpu薄膜；所述基布由竹浆纤维和涤纶低弹丝编织而成，竹浆纤维含量为80％，涤纶低弹丝含量为20％；按双罗纹组织在双面大圆机编织(机号：32针/25.4mm，筒径86cm，纱长24cm/100线圈)，织造成基布；所述tpu薄膜由如下重量份的原料制成：改性聚氨酯60份、改性凹凸棒土8份、n，n-二甲基甲酰胺80份、填料11份、改性聚四氟乙烯14份；将tpu薄膜采用无张力复合于基布的表面，复合温度70℃，固化时间24h，复合压力为5mpa，得到高强度耐磨tpu复合面料。对实施例1-3做基本性能测试，测试结果如下表：实施例1实施例2实施例3断裂强力/n103210581046断裂伸长率/％667569本发明制备得到的复合面料的断裂强力为1032-1058n，断裂伸长率为66％-75％，说明本发明制备得到的复合面料具有高强度。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属
技术领域：
技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。当前第1页12