纳米纤维素增强的包材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米纤维素增强的包材及其制备方法，所述方法包括如下步骤：a)提供任选经过阻燃处理的聚乙烯醇纤维或维纶纤维；b)将步骤a)中提供的纤维纺制成纱线；c)在步骤b)中获得的纱线上施加纳米纤维素浆料从而获得经上浆纱线；d)对步骤c)中获得的经上浆纱线进行织造，获得织物；e)在步骤d)中获得的织物的表面涂覆聚氨酯涂层胶，热定型后获得包材。

Nanoscale reinforced packaging materials and their preparation methods

The present invention relates to a packaging material and its preparation method of nano cellulose reinforced, the method comprises the following steps: a) providing optional after PVA fiber or vinylon fiber flame retardant; b) the step a) for fiber spinning into yarn; c) in step b) applied nano cellulose pulp yarn. The resulting sizing yarn; d) in step c) by sizing yarn weaving in the obtained fabric; E) in step d) in the surface of the fabric coated with polyurethane coating after heat setting for package material.

【技术实现步骤摘要】
纳米纤维素增强的包材及其制备方法
本专利技术涉及纳米纤维素增强的包材及其制备方法。
技术介绍
军用包材包括军队武警战士使用的非阻燃的高强耐磨生活携行具(背囊，内装生活用品，在到达作战位置时卸掉，故不要求阻燃，但要求轻质高强耐磨，并要求具有气密性，能耐数米水的水压，并在渡江渡海作战时要将战士的携行具通过扣件连接起来成为浮体材料，故要求有气密性，能耐几十千帕的压力)、阻燃的战斗携行具(装弹药等武器和水，进入战场时不离身，故要求阻燃)、炮衣、车辆蓬盖等。最早用作军用包材的材料是棉帆布，之后也出现过棉/维纶帆布、全维纶帆布，但后来因维纶价格比涤纶贵，也曾经使用涤纶布做军用背囊，及使用丙纶彩条布做蓬盖布。目前的军用携行具是采用涤纶高强工业丝经空气变形加工生产的，消除了涤纶工业丝发亮的问题；外军和民用背包、拉杆箱、旅行箱袋的包材多采用高强锦纶丝，进口的品牌有杜邦的Cordura及由此制成的面料，但其价格非常昂贵。采用维纶做包材的好处是：维纶从高分子材料的基本物性看，强度高，在未经缩醛化处理时，PVA纤维强度可达13cN/dtex左右，但是PVA纤维必须经过缩醛化处理才能经受染整湿热加工。另外，由于全世界的维纶生产多为大丝束纺丝，成丝后采用切断成短纤维，再进行纯纺或混纺使用。尽管日本可乐丽公司有适合于纺织服装使用的小丝束长丝生产，但价格很贵、产能很小。我国四川维尼纶厂也有维纶长丝的试验设备，但是尚未形成产能。故对于一个高强纤维品种而言，切断成短纤维再进行纺纱，最早纱线受拉时发生大量的纤维间滑移，纱线强度只有相同细度的维纶小丝束长丝的40％左右。此外维纶亲水性好，在淋雨状态下会使箱包或蓬帆布变得很重，不利于携行或遮盖操作。因此，现有技术的军用包材在强度、防水性、制造成本等方面都不尽如人意，亟待开发一种性质更为改进的军用包材。上述对
技术介绍
的陈述仅是为了方便对本专利技术技术方案(使用的技术手段、解决的技术问题以及产生的技术效果等方面)的深入理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够克服现有技术缺陷的包材及其制备方法。本专利技术的专利技术人出人意料地发现，将纳米纤维素施加到聚乙烯醇纤维或维纶纤维纺制成的纱线的单纤维之间后，由于纳米纤维素的羟基对聚乙烯醇纤维或维纶纤维上的羟基的氢键作用，减少了纱线中单纤维之间的纤维滑移，提高纱线强度从而提高包材强度，实现需要有较大承重能力的包材面料轻质化。另外少量浆液的存在导致的手感变硬的效果正好适合包材所需的硬挺度。另外，当希望包材具有阻燃性能时，本专利技术的专利技术人出人意料地发现，采用四羟甲基磷类化合物浸泡然后氨熏的方式对聚乙烯醇纤维或维纶纤维进行阻燃处理，使得四羟甲基磷类化合物与纤维上的羟基起反应后稳定接枝在纤维大分子上，免除或减少了现有维纶生产工艺的缩醛化过程中使用的甲醛，使得纤维能够耐受高温高湿环境的同时具有阻燃功能，满足包材阻燃性的需要。聚乙烯醇纤维或维纶纤维的阻燃处理具体以如下方式进行：将聚乙烯醇纤维浸泡在四羟甲基磷类化合物的水溶液中获得经浸泡的纤维；使经浸泡的纤维预脱水获得经预脱水的纤维；干燥经预脱水的纤维获得经干燥的纤维；使经干燥的纤维进行氨熏获得经氨熏的纤维；使经氨熏的纤维进行氧化获得阻燃纤维。在所述阻燃处理过程中优选使用如下参数：四羟甲基磷类化合物的水溶液的浓度为25-45重量％，优选30-40重量％，浸泡时间为10-25分钟，优选15-20分钟；经预脱水的纤维具有80-150重量％、优选125-130重量％的含液率；干燥在60-80℃、优选70-75℃的温度下进行10-15分钟，经干燥的纤维具有10-30重量％、优选15-25重量％的含水率；氨熏过程中使用90-100体积％的氨气浓度、50-70℃(优选60-65℃)的氨熏温度和15-20分钟的氨熏时间；氧化过程中使用浓度为10-15重量％的双氧水水溶液作为氧化剂，氧化温度为50-70℃，优选60-65℃，氧化时间为5-15分钟，优选8-10分钟。本专利技术的一方面涉及一种纳米纤维素增强的包材的制备方法，所述方法包括如下步骤：a)提供任选经过阻燃处理的聚乙烯醇纤维或维纶纤维；b)将步骤a)中提供的纤维纺制成纱线；c)在步骤b)中获得的纱线上施加纳米纤维素浆料从而获得经上浆纱线；d)对步骤c)中获得的经上浆纱线进行织造，获得织物；e)在步骤d)中获得的织物的表面涂覆聚氨酯涂层胶，热定型后获得包材。在一个实施方案中，步骤a)中的阻燃处理以如下方式进行：将聚乙烯醇纤维或维纶纤维浸泡在选自四羟甲基氯化磷、四羟甲基硫酸磷、四羟甲基氯化磷-尿素缩合物、四羟甲基硫酸磷-尿素缩合物的四羟甲基磷类化合物的水溶液中，干燥之后进行氨熏和氧化。在另一个实施方案中，四羟甲基磷类化合物的水溶液的浓度为25-45重量％，浸泡时间为10-25分钟，干燥在60-80℃的温度下进行10-15分钟，氨熏过程中选择90-100体积％的氨气浓度、50-70℃的氨熏温度和15-20分钟的氨熏时间。在另一个实施方案中，步骤c)中使用的纳米纤维素浆料包含1.2-2.5重量％的直径为5-20nm且长度为100-300nm的纳米纤维素晶体和0.2-0.8重量％的渗透剂，剩余成分为水。在另一个实施方案中，步骤c)中施加纳米纤维素浆料的条件为70-95℃的温度，7-8.5的浆料pH值和以纱线重量计2-4重量％的上浆率。在另一个实施方案中，步骤d)中的织造包括选自经重平、纬重平、方平的平纹变化组织或选自人字斜纹、芦苇斜纹的斜纹变化组织进行织造。在另一个实施方案中，步骤e)中的聚氨酯涂层胶的施加量为20-60g/m2织物，并且包含水性聚氨酯，任选还包含0-15重量％的粒径为1-2微米的十溴联苯乙烷和0-7重量％的粒径为1-2微米的三氧化二锑。在另一个实施方案中，步骤e)中的热定型条件为150-170℃的温度和1-3分钟的时间。本专利技术的另一方面涉及一种根据本专利技术的方法制备的纳米纤维素增强的包材。具体实施方式本专利技术的专利技术构思包括多个具体的实施方案，不同的实施方案各有技术上或应用上的侧重，不同的实施方案可以组合搭配，以满足不同的应用场景，解决不同的应用需求。因此，下述对具体实施方案的描述不应理解为对本专利技术意欲保护的技术方案的限定。实施例1：阻燃聚乙烯醇纤维的制备将经加硼湿法纺丝法所得的、未经醛化的高强聚乙烯醇长丝束浸没入25重量％浓度的四羟甲基氯化磷水溶液浸泡20分钟；继而通过轧液机将丝束中多余的整理液轧干，轧余率控制在120重量％；轧干后的纤维丝束在丝束烘干机中60℃下烘烤12分钟，使湿态丝束的含水率控制在15-20重量％之间；经烘干的丝束送入氨熏设备进行氨气熏蒸，氨气浓度≥90体积％，氨熏温度70℃，氨熏时间20分钟；继而将氨熏过的丝束浸没入65℃、10重量％的双氧水水溶液进行氧化处理5分钟；氧化处理完毕的丝束经水洗涤去除表面杂质，再经上油和干燥后得到阻燃高强纤维产品。实施例2：阻燃聚乙烯醇纤维的制备将经加硼湿法纺丝法所得的未经醛化的高强聚乙烯醇长丝束浸没入30重量％浓度的四羟甲基硫酸磷水溶液浸泡20分钟；继而通过轧液机将丝束中多余的整理液轧干，轧余率控制在125重量％；轧干后的纤维丝束在丝束烘干机中65℃下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米纤维素增强的包材的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：a)提供任选经过阻燃处理的聚乙烯醇纤维或维纶纤维；b)将步骤a)中提供的纤维纺制成纱线；c)在步骤b)中获得的纱线上施加纳米纤维素浆料从而获得经上浆纱线；d)对步骤c)中获得的经上浆纱线进行织造，获得织物；e)在步骤d)中获得的织物的表面涂覆聚氨酯涂层胶，热定型后获得包材。

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维素增强的包材的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：a)提供任选经过阻燃处理的聚乙烯醇纤维或维纶纤维；b)将步骤a)中提供的纤维纺制成纱线；c)在步骤b)中获得的纱线上施加纳米纤维素浆料从而获得经上浆纱线；d)对步骤c)中获得的经上浆纱线进行织造，获得织物；e)在步骤d)中获得的织物的表面涂覆聚氨酯涂层胶，热定型后获得包材。2.根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的包材的制备方法，其特征在于，步骤a)中的阻燃处理以如下方式进行：将聚乙烯醇纤维或维纶纤维浸泡在选自四羟甲基氯化磷、四羟甲基硫酸磷、四羟甲基氯化磷-尿素缩合物、四羟甲基硫酸磷-尿素缩合物的四羟甲基磷类化合物的水溶液中，干燥之后进行氨熏和氧化。3.根据权利要求2所述的纳米纤维素增强的包材的制备方法，其特征在于，四羟甲基磷类化合物的水溶液的浓度为25-45重量％，浸泡时间为10-25分钟，干燥在60-80℃的温度下进行10-15分钟，氨熏过程中选择90-100体积％的氨气浓度、50-70℃的氨熏温度和15-20分钟的氨熏时间。4.根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的包材的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓林，蒋春燕，徐超，刘文和，曹立华，陈作芳，
申请(专利权)人：山东沃源新型面料股份有限公司，北京吉克防护科技有限公司，北京鑫源荣海装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37