一种复合非织造材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及非织造材料领域，特别是涉及一种用于建筑领域的复合非织造材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]新型高质量的非织造建筑结构材料，需要具有良好的透气性、耐候祛霉、经久耐用和节约能耗等性能。这种演变可追溯到上世纪80年代出现的发挥隔绝气流的房屋包层(housewrap)类材料。目前除了隔绝气流外，还需具有耐候祛霉等性能；而对后者，已不仅仅是向往，已成为一种要求。从使用量来说，据INDA资料，北美主要是美国和加拿大的屋面、结构材料年耗用量非织造织物约1.8亿美元，主要包括用于房屋包层/底基层(underlay)和改性沥青屋面用品的基材。用于房屋包层/底基层的非织造材料约占总量的1/3，用于屋面基材(roofing substrate)的非织造材料也约占总量的1/3。
[0003]近几年美国、加拿大几家复合公司推出了纺熔材料和PE透气膜的复合材料，这种纺熔材料具有耐候祛霉的功能。目前，现有的抗老化即耐候，和抗菌即祛霉产品主要采用共混纺丝和后整理法生产。共混纺丝法的缺点是抗老化聚合物与聚丙烯(PP)混合不均匀，容易堵塞喷丝板，无法保证连续的稳定生产；另外，纺丝过程中抗老化剂易析出，污染纺丝板面、牵伸系统和热轧机，造成纺丝异常、布面粘合不好等问题。而后整理法生产的不足是流程长、生产成本高。
【发明内容】
[0004]本申请的目的是提供一种新的复合非织造材料，及其制备方法。
[0005]为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案:
[0006]本申请一方面公开了一种复合非织造材料，包括至少两层PP纺粘非织造材料层，和夹设在两层PP纺粘非织造材料层之间的PA6或PA66静电纺纳米纤维材料层，且复合非织造材料的表面均匀吸收有紫外线吸收剂和抗菌剂；并且，夹住PA6或PA66静电纺纳米纤维材料层的两层PP纺粘非织造材料层中，至少一个PP纺粘非织造材料层的表面涂覆有纳米二氧化钛光触媒涂层。
[0007]需要说明的是，本申请的关键在于，将静电纺丝与纺粘非织造材料复合在一起组成复合非织造材料，既解决了静电纺丝材料强力低的缺点，同时又将复合材料的纤维细度大大降低；由于静电纺丝材料具有高孔隙率、高比表面积的特点，使复合非织造材料具有良好的阻隔性和透气性；在至少一个PP纺粘非织造材料层的表面涂覆有纳米二氧化钛光触媒涂层，在光线的作用下，光触媒可氧化分解各种有机化合物、矿化部分无机物，具有抗菌的作用；复合非织造材料表面均匀吸收的紫外线吸收剂和抗菌剂，使得本申请的复合非织造材料具有抗菌和抗老化的性能。可以理解，本申请的关键在于其结构，以及各层所进行的不同处理，至于紫外线吸收剂和抗菌剂可以采用常规使用的试剂，本申请的一种实现方式中，配合制备方法对两者进行了具体限定。
[0008]此外，纳米二氧化钛光触媒是目前使用最广泛的光触媒，可以理解，其它的光触媒材料也可以用于本申请，本申请只是考虑到二氧化钛光触媒的广泛性，以及其作为建筑材料无毒无害，所以优选使用纳米二氧化钛光触媒；并不排除其它光触媒也可以用于本申请，这种仅仅是光触媒的常规替换同样在本申请保护范围内。
[0009]优选的，PA6或PA66静电纺纳米纤维材料层的厚度为0.1-0.2mm，纤维平均直径为100-200nm,平均孔径为 0.5-1.0 μ m。
[0010]需要说明的是，本申请中，平均孔径为静电纺丝层的平均孔径，静电纺丝形成的非织造布是一种有纳米级微孔的多孔材料，具有很大的比表面积，渗透性好，孔径小的特点，本申请通过对静电纺丝条件和参数控制，使制备的PA6或PA66静电纺纳米纤维材料层的平均孔径为0.5-1.0 μ m，可有效阻挡建筑材料中尺寸在2-lOum的霉菌入侵，同时保证空气的正常流通。
[0011 ] 优选的，紫外线吸收剂为水溶性2-羟基-4-丙烯酸酯基二苯甲酮或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸，抗菌剂为羧甲基壳聚糖。
[0012]需要说明的是，本申请所采用的紫外线吸收剂可以溶于水，然后通过涂覆方法敷于复合非织造材料表面；而采用的抗菌剂为天然抗菌剂的一种，具有无毒、无害、易于生物降解、不污染环境、对人体无害等特点。
[0013]本申请的另一面公开了本申请的复合非织造材料的制备方法，包括以下步骤，
[0014](I)预先制备一层PP纺粘非织造材料层，在其表面涂覆纳米二氧化钛光触媒涂层，形成光触媒涂覆的PP纺粘非织造材料层；
[0015](2)再制备另一层PP纺粘非织造材料层，将其平铺在铝板接收器表面，然后在其表面进行PA6或PA66的静电纺丝，形成PA6或PA66静电纺纳米纤维材料层；
[0016](3)采用交叉铺网方式将步骤(I)的光触媒涂覆的PP纺粘非织造材料层叠合在步骤(2)的PA6或PA66静电纺纳米纤维材料层表面，然后涂覆紫外线吸收剂和抗菌剂；
[0017](4)热轧固结，形成所述复合非织造材料。
[0018]优选的，步骤(I)具体为，先将纳米二氧化钛光触媒均匀分散到水中，制成光触媒悬浮液；然后，在PP熔体挤出时，光触媒悬浮液通过喷嘴喷出后被雾化成雾滴，雾滴均匀附着在挤出的PP熔体表面，利用熔体的热量将雾滴中的水分蒸发，使纳米二氧化钛均匀附着在材料表面形成涂层，从而制成纳米二氧化钛光触媒涂覆的PP纺粘非织造材料层。
[0019]需要说明的是，本申请利用雾化的光触媒对PP挤出熔体进行处理，并且巧妙的利用熔体本身的热量将雾滴中的水分蒸发，使二氧化钛附着在熔体表面形成涂层，提高了光触媒分散均匀性，从而提高了其使用效率，避免了分散不均匀造成的质量问题；优选的，喷出光触媒悬浮液的喷嘴规格为0.5mm，被雾化成雾滴的具体方式为，喷出的悬浮液在喷嘴两侧压缩空气的夹持下雾化成不同尺寸的雾滴；即悬浮液通过0.5mm的喷嘴喷出，喷出的悬浊液在喷嘴两侧压缩空气的夹持下雾化成不同尺寸的雾滴。还需要说明的是，涂层的厚度可以通过雾滴的大小，雾滴的喷涂量等进行控制，具体涂层厚度可以根据各自生产或使用需求而定，在此不做限定。
[0020]更优选的，本申请中雾滴的大小为5-10nm。需要说明的是，本申请采用的纳米二氧化钛的粒径也是5-10nm，因此，将雾滴控制在5_10nm，可以有效的使纳米二氧化钛分散，从而保障光触媒涂层均匀性；可以理解，本申请的雾化的雾滴的大小是与纳米二氧化钛的粒径相适应的，所使用的二氧化钛的粒径变化，雾滴也要随着变化。还需要说明的是，虽然考虑到二氧化钛的分散均匀性，将雾滴控制在与二氧化钛粒径相适应的范围，可以理解，雾滴的大小也可以是二氧化钛粒径的数倍，只要雾化本身是均匀的即可，也就是说，雾滴中所含有的二氧化钛颗粒数是均匀的，也可以保障涂层的均匀性，只是其误差会相对大些；从这个角度来说，也可以通过控制雾滴的大小来控制涂层的厚度。
[0021]优选的，步骤(2)具体为，将另一层PP纺粘非织造材料层平铺在铝板接收器表面后，先将PA6或PA66树脂切片溶解在溶剂中得到0.1-0.4g/ml的纺丝液，在纺丝液喷头上施加高压正电，铺有PP纺粘非织造材料层的铝板接收器接地，对纺丝液进行静电纺丝，纺丝液挤出速率为0.5-3ml/h，纺丝电压为30-40KV，接收距离为20_35cm，静电纺丝形成的纤维被接收在PP纺粘非织造材料层表面，形成PA6或PA66静电纺纳米纤维材料层。
[0022]需要说明的是，本申请中纺丝液可以参考常规的静电纺丝配制，因此，其溶剂也可以参考常规使用的溶剂。本申请的一种实现方式中，优选的采用甲酸或聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶剂。
[0023]优选的，PA6或PA66静电纺纳米纤维材料层中，纤维平均直径为100_200nm，平均孔径为 0.5-1.0 μ m。
[0024]优选的，平铺在铝板接收器表面的PP纺粘非织造材料层，其厚度为0.3-0.4mm，材料克重为30-40g/m2。
[0025]优选的，步骤(3)中涂覆紫外线吸收剂和抗菌剂的方法为，以紫外线吸收剂和抗菌剂为芯层，熔点范围为52-58?的石蜡为壁材；在微胶囊制备容器中形成上层为热水层，下层为冷水层的反应环境，热水层的温度高于石蜡的熔点，把石蜡分散到热水层，在热水层表面形成一层热熔的石蜡；将紫外线吸收剂和抗菌剂均匀分散在水中，形成芯材溶液；将芯材溶液滴落到微胶囊制备容器中，芯材液滴通过蜡层时，表面覆盖一层70-100 μπι的石蜡，经过热水层时自动调节成球形，到冷水层时覆盖的