一种含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物及其制备方法技术

本发明专利技术属于静电纺丝功能材料领域，涉及一种可应用于防水透湿领域材料的制备方法，特别是指一种含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物及其制备方法。该复合织物具有超疏水、高效率、较好透气透湿能力及节省能源等优点，纤维的平均直径在130‑150 nm，纳米纤维防水透湿复合膜呈三维网状结构，孔径小，曲折连通孔结构，透气性好，可以有效阻隔外界恶劣天气侵害、防止雨雪渗透的同时，还能及时排出人体因运动产生的汗液和湿气，从而调控人体的微环境为人体提供良好的舒适性，使得服装面料的防护功能和热湿舒适性达到统一，以及创新性地应用于医疗卫生、建筑外墙、航空航天以及水产行业等领域。

A kind of waterproof and moisture permeable composite fabric containing fluorine fossil merene and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物及其制备方法
本专利技术属于静电纺丝功能材料领域，涉及一种可应用于防水透湿领域材料的制备方法，特别是指一种含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物及其制备方法。
技术介绍
防水透湿功能服装因其能够在阻隔外界恶劣天气侵害、防止雨雪渗透的同时，还能及时排出人体因运动产生的汗液和湿气，从而调控人体的微环境为人体提供良好的舒适性，使得服装面料的防护功能和热湿舒适性达到统一，因此被人们形象地称为“可呼吸面料”，引起工业界和学术界的广泛关注。常用的防水透湿服装包括高密织物、涂层织物和层压织物三类，高密织物因织物中纱线间的孔隙大而透湿性好，但防水性差；涂层织物由于普遍采用无孔膜涂层使得织物防水性好，但是透湿性能差；而作为主流产品的层压织物与前两者相比，具有比较优异的综合性能，这是由于该织物起着主要作用的是其核心层-防水透湿功能膜。随着研发人员对防水透湿功能膜开展的深入系统研究，发现其不仅被广泛地应用于纺织服装行业，还被创新性地应用于医疗卫生、建筑外墙、航空航天以及水产行业等领域。目前市场上防水透湿功能膜的主流产品是聚四氟乙烯（PTFE）疏水微孔膜和热塑性聚氨酯（TPU）亲水无孔膜。PTFE微孔膜虽具有较优的防水透湿性能，但价格昂贵、被国外技术垄断、设备与原材料难以稳定导致产品质量不稳定，同时由于PTFE聚合物的滑爽、不粘性使得其后期复合工艺困难，从而限制了其应用领域。TPU亲水膜因其无孔结构而具有较高的耐水压，但是其透湿性较差、遇水易沾湿使得人体产生不适感而局限于低端市场。因此，含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物的制备对于开发出具有自主知识产权的高性能的防水透湿功能膜，来代替进口防水透湿织物有着重大的意义。作为一种新型制备纳米纤维的方法，静电纺丝法具有操作简单、适用范围广、易于功能化改性等技术特点，获得的静电纺纤维膜还具备质量轻、纤维直径细、孔径小、孔隙率高、孔结构可控性强与孔道连通性好等结构优势，可用于制备防护水平高、舒适性好的高性能防水透湿膜，因而引起科研人员的普遍关注。亲水性聚氨酯类大分子中含有的基团都是强极性基团，而且大分子中还含有聚醚或聚酯柔性链段，使得聚氨酯具有较高的机械强度、柔曲性和回弹性等；氮丙啶交联剂交联后不会产生副产物。氟化石墨烯，即氟原子连接到石墨烯片层的碳原子上，使石墨烯部分氟化或全部氟化的产物，是一种重要的新型石墨烯衍生物。作为石墨烯的新型衍生物，氟化石墨烯具有表面能低、疏水性强及带隙宽等优异的物理化学性能，同时还具有耐高温、耐腐蚀性、耐摩擦性、化学性质稳定和优异的润滑性。由于上述材料来源广，成本低，在静电纺丝工艺中被广泛的应用。其制备的纤维膜有着直径细，比表面积大，高孔隙率，防水透湿透气效果好等优点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物及其制备方法，该复合织物具有超疏水、高效率、较好透气透湿能力及节省能源等优点，其中纳米纤维膜的纤维平均直径在130-150nm，纤维间的交联构筑了稳定的防水结构，优化了该纳米纤维膜微观孔结构，且孔径小，孔隙率高等优势可以有效阻隔外界恶劣天气侵害、防止雨雪渗透的同时，还能及时排出人体因运动产生的汗液和湿气，从而调控人体的微环境为人体提供良好的舒适性，使得服装面料的防护功能和热湿舒适性达到统一，以及创新性地应用于医疗卫生、建筑外墙、航空航天以及水产行业等领域。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物的制备方法，包括以下步骤：（1）将氟化石墨烯溶于N,N-二甲基甲酰胺中，然后倒入烧瓶内超声4-6h，得分散液；（2）向步骤（1）的分散液中加入聚氨酯和氮丙啶异氰酸酯，常温搅拌3-4h，配制含氟化石墨烯的纺丝溶液；（3）将步骤（2）的含氟化石墨烯的纺丝溶液通过静电纺丝设备，用基布接收，进行纺丝，得含有氟化石墨烯的防水透湿复合膜；（4）将热熔胶粉末溶于N,N-二甲基甲酰胺中，配制静电纺丝溶液，经静电纺丝方法制备热熔胶网膜；（5）将步骤（3）制备的含有氟化石墨烯的防水透湿复合膜的基布一侧与热熔胶网膜进行热压复合，得含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物。所述步骤（1）分散液中氟化石墨烯的质量分数为0.5-2%。所述步骤（2）分散液中的氟化石墨烯、聚氨酯和氮丙啶异氰酸酯的质量比为（0.0725-0.290）:（10-11）:（5.85-6.3）。所述步骤（3）、（4）中静电纺丝的参数为电压为0-80KV、喷头到接收基布的距离为17-19cm、喷丝速度80-100mm/min、接收基布的走步速度30-50mm/min。所述基布为高支高密机织布。所述步骤（4）静电纺丝溶液中热熔胶粉末的质量分数为10-20%。所述步骤（5）中热压温度为130-140℃，热压速度为20-28m/min。上述制备方法所制备的防水透湿复合织物，包括热熔胶网膜、热熔胶网膜上方的基布和下方的防水透湿复合膜，在热压条件下，热熔胶网膜一面与基布粘合，另一面与防水透湿复合膜粘合。所述防水透湿复合膜的纤维平均直径在130-150nm，呈三维网状、曲折连通孔结构，孔径小；其中氟化石墨烯层厚5-10nm，氟含量为58-60%。本专利技术具有以下有益效果：（1）本申请制备的纳米纤维平均直径在150nm左右，重量轻、拒水性好、比表面积大、孔隙率高、容易与纳米级的化学物质或功能性物质相结合，加入氟化石墨烯的静电纺流程不会出现表面涂层或浸泡工艺带来的易脱落，不耐久等问题，综合防水透湿性能好。（2）选用氮丙啶封闭异氰酸酯环保型水性交联剂，既有氮丙啶的优点又有异氰酸酯的优点，该材料可以缓慢交联，有更长的可操作胶化时间。更重要的是由于氟化石墨烯的引入使防水透湿复合材料具备了良好的分散性、高热稳定性、高疏水性、高绝缘性等一系列性能。此外，国际上很少有人对含氟化石墨烯掺杂改性的防水透湿面料进行过探究。（3）本专利技术制备的防水透湿膜材料防水性，可达100kPa以上，透湿性达10kgm-2d-1以上，透气性达20mms-1以上，且经数次耐酸碱洗涤和摩擦之后，其表面仍然保持θadv在150°以上的超疏水性。（4）将制备的含有氟化石墨烯的防水透湿复合膜、热熔胶网膜和基布进行热压复合，获得了防水性高、透湿透气性好的超疏水防水透湿复合织物。该专利技术在降低纤维膜孔径的同时，大幅提高纤维膜的力学性能和疏水性能，为防水透湿功能膜的开发提供新的途径，满足其在防护服装、分离工艺、膜蒸馏和自清洁材料领域的实际应用需求。相较于传统的形成防水透湿织物的过程，如紧密纺织物、涂层、复合微孔膜技术，本专利技术成型方法省去纺纱、机织、涂层等流程，大大简化了形成可穿性防水透湿材料的工艺流程，可产业化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）将氟化石墨烯溶于N,N-二甲基甲酰胺中，然后倒入烧瓶内超声4-6h，得分散液；/n（2）向步骤（1）的分散液中加入聚氨酯和氮丙啶异氰酸酯，常温搅拌3-4h，配制含氟化石墨烯的纺丝溶液；/n（3）将步骤（2）的含氟化石墨烯的纺丝溶液通过静电纺丝设备，用基布接收，进行纺丝，得含有氟化石墨烯的防水透湿复合膜；/n（4）将热熔胶粉末溶于N,N-二甲基甲酰胺中，配制静电纺丝溶液，经静电纺丝方法制备热熔胶网膜；/n（5）将步骤（3）制备的含有氟化石墨烯的防水透湿复合膜的基布一侧与热熔胶网膜进行热压复合，得含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物。/n

【技术特征摘要】
1.一种含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将氟化石墨烯溶于N,N-二甲基甲酰胺中，然后倒入烧瓶内超声4-6h，得分散液；
（2）向步骤（1）的分散液中加入聚氨酯和氮丙啶异氰酸酯，常温搅拌3-4h，配制含氟化石墨烯的纺丝溶液；
（3）将步骤（2）的含氟化石墨烯的纺丝溶液通过静电纺丝设备，用基布接收，进行纺丝，得含有氟化石墨烯的防水透湿复合膜；
（4）将热熔胶粉末溶于N,N-二甲基甲酰胺中，配制静电纺丝溶液，经静电纺丝方法制备热熔胶网膜；
（5）将步骤（3）制备的含有氟化石墨烯的防水透湿复合膜的基布一侧与热熔胶网膜进行热压复合，得含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物。


2.根据权利要求1所述的含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）分散液中氟化石墨烯的质量分数为0.5-2%。


3.根据权利要求1所述的含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）分散液中的氟化石墨烯、聚氨酯和氮丙啶异氰酸酯的质量比为（0.0725-0.290）:（10-11）:（5.85-6.3）。


4.根据权利要求1所述的含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物的制备方法，其特征在于：所述步骤（...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建新，刘春晖，廖熙，邵伟力，刘凡，祁琳雅，张一敏，于文，元苹平，陈元昆，岳万里，田璐璐，卜婉君，楚艳艳，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41