具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片及其制备方法，所述的蓬松纤维絮片内部纤维相互搭接形成孔洞的局部被高分子聚合物薄膜封闭，具有小孔径结构。将具有柔性和弹性的高分子聚合物制备成极稀浓度的溶液作为闭孔薄膜原液，并均匀通入纤维絮片内部，固化成型并干燥得到聚合物薄膜，其搭接在三维纤维框架上，将纤维间孔洞的局部封闭，形成均匀分布的局部闭孔结构，从而纤维絮片内部孔径降低，空气流动受阻，有利于储存大量静止空气，避免空气流动引起的热量散失，有效提升纤维絮片的保暖性能。

【技术实现步骤摘要】
具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片及其制备方法
本专利技术属非织造
，涉及一种具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片及其制备方法。
技术介绍
高寒天气不仅易导致人体冻伤，并易引发呼吸系统及心脑血管系统疾病。因此，需要穿着高效保暖服装来抵御严寒天气。现有的天然纤维絮片和合成纤维絮片的保暖性能都来自于其蓬松的立体结构和多孔结构，可以存储静止空气，具有保暖性能。但这一类纤维保暖絮片由于孔径较大，易引起空气流动造成热量的流失，使纤维絮片保暖性能下降。此外，目前纤维絮片保暖性能的提升主要通过增加厚度和重量的方式，从而带来厚重、穿着者行动不便的问题。因此，需要在纤维絮片内部构造局部闭孔结构，减小纤维絮片内部孔径，形成大量三维立体空腔，储存大量静止空气，大幅提升保暖性能。有研究者将棉线织成蜂窝织物，经过自交联丙烯酸酯乳液喷涂后织物的孔隙被密封，形成闭气孔，但乳液干燥后会发生收缩，破坏织物结构，且喷涂使织物处于完全闭孔状态，透气性较差。另有研究者通过将闭孔海绵形成的海绵颗粒与涤纶短纤混合，形成了形成镶嵌结构的保暖喷胶棉。这种将闭孔海绵颗粒嵌入保暖棉内部的方法可在其内部形成闭孔结构，但颗粒易脱落，可能会造成性能的下降。因此需要开发一种具有稳定闭孔结构的纤维絮片，且构造闭孔结构的方法不会损伤絮片的孔道结构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片及其制备方法，具体是提供一种稳定的且不会损伤絮片本身孔道结构的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片及其制备方法。本专利技术的目的之一是提供一种具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片的制备方法，是将高分子聚合物加入溶剂制成极稀浓度的溶液作为闭孔薄膜原液；将闭孔薄膜原液通过外部注射法或真空负压抽吸法通入蓬松纤维絮片内部，得到内部含有高分子聚合物溶液的纤维絮片；将上述得到的蓬松纤维絮片固化成型并进行干燥，高分子聚合物溶液在纤维絮片内部形成聚合物薄膜，其搭接在三维纤维框架上，将纤维间孔洞的局部封闭，得到具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片。本专利技术的另一个目的是提供一种具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，纤维絮片内部的局部闭孔结构为纤维间孔洞的局部被聚合物薄膜封闭，从而使纤维絮片内部孔径降低，空气流动受阻，有利于储存大量静止空气，避免空气流动引起的热量散失，有效提升纤维絮片的保暖性能。将聚合物溶液通入纤维絮片内部后，在固化干燥的过程中，固化溶液中的溶剂被去除，原位形成聚合物薄膜搭接在纤维框架上，可避免对纤维絮片的内部结构造成破坏。本专利技术的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，为蓬松纤维絮片的纤维框架上搭接有用于将孔洞局部封闭的聚合物薄膜；即所述具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片内部含有搭接在纤维框架上的聚合物薄膜，将纤维絮片内孔洞的局部封闭，形成均匀分布的局部闭孔结构；纤维絮片内部聚合物薄膜覆盖率达60％以上，内部最小孔径低至5～10μm，热阻值达0.8～1.0m2K/W，较普通纤维絮片提高20％以上。作为优选的技术方案：如上所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，所述聚合物薄膜厚度为50～200nm；所述聚合物薄膜为水性聚氨酯薄膜、软性聚丙烯酸酯薄膜、热塑性聚氨酯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、热塑性聚酯薄膜中的一种。如上所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，所述蓬松纤维絮片为天然纤维絮片、合成纤维絮片或天然/合成复合纤维絮片。其中，天然纤维为棉、木棉、麻、木浆、竹浆、毛、蚕丝、木材、甲壳素、胶原蛋白、丝素蛋白的一种或多种组合；合成纤维为聚乳酸-己内酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯酸、聚吡咯烷酮、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸、聚砜、聚乙二炔、聚苯乙烯共聚马来酸酐、聚甲基三乙氧基硅烷、聚谷氨酸、聚己内酯、聚对苯乙炔、聚乙丙交酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚二氧环己酮、聚三羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并恶嗪、聚对苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚偏氟乙酸、聚环氧乙烷、聚乙烯咔唑、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚苯胺、聚芳酰胺、聚丁二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯的一种或多种的组合。如上所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，所述蓬松纤维絮片厚度为5～30mm，压缩回弹率为90％以上，孔隙率为95％以上。本专利技术还提供制备一种具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片的方法，步骤如下：第一步：将高分子聚合物加入溶剂并均匀搅拌，制成极稀浓度的溶液作为闭孔薄膜原液；第二步：将高分子聚合物溶液均匀通入蓬松絮片内部，得到内部含有高分子聚合物溶液的蓬松纤维絮片；第三步：将上述得到的纤维絮片固化成型，得到纤维絮片固化块体；第四步：将纤维絮片固化块体进行干燥，固化后的高分子聚合物溶液在干燥处理时溶剂被去除，形成聚合物薄膜搭接在三维纤维框架上，得到具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片。如上所述的方法，所述的高分子聚合物为水性聚氨酯、软性聚丙烯酸酯、热塑性聚氨酯、聚四氟乙烯、热塑性聚酯中的一种；所述的溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮和甲乙酮中的一种以上。如上所述的方法，所述极稀浓度是指高分子聚合物的浓度小于2wt％。将高分子聚合物的浓度控制在较低的范围是因为在实际使用过程中纤维絮片除了保暖功能外还需具备轻质和透气性能，将高分子溶液浓度控制在较低的范围有利于形成较薄的高分子聚合物微孔膜，在形成局部闭孔结构的同时保证纤维絮片材料的透气性，同时也可保证使用过程中的舒适性。如上所述的方法，所述将高分子聚合物溶液均匀通入纤维絮片内部的方法为外部注射法或真空负压抽吸法。其中，外部注射采用注射泵进行注射，运行速度为8～10mm/min；真空负压抽吸法为在真空环境下将聚合物溶液抽至纤维絮片内部，真空度要求300Pa以下。如上所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片的制备方法，所述固化成型的方法为凝胶化处理或冷冻处理；其中，凝胶化处理温度为15～30℃，处理时间为10～20h；冷冻处理温度为-196～-40℃，处理时间为10～20min。如上所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片的制备方法，所述的干燥方法为常压(一个标准大气压)干燥、超临界干燥、真空干燥、冷冻干燥中的一种；所述常压干燥温度为70～150℃，干燥时间为0.5～2h；所述超临界干燥温度以CO2为干燥介质，处理时间为40～80℃，气压为15～25MPa，干燥时间为2～2.5h；所述真空干燥温度为60～100℃，处理时间为0.5～1.5h，真空度为200Pa以下；所述冷冻干燥温度为-15℃以下，处理时间为12～24h，真空度为100Pa以下。所述的高分子聚合物溶液通入蓬松纤维絮片内部后，均匀分布在絮片内部孔隙，随后通过凝胶化或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，其特征是：所述具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片为蓬松纤维絮片的纤维框架上搭接有用于将孔洞局部封闭的聚合物薄膜；纤维絮片内部聚合物薄膜覆盖率达60％以上，内部最小孔径低至5～10μm，热阻值达0.8～1.0m

【技术特征摘要】
1.具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，其特征是：所述具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片为蓬松纤维絮片的纤维框架上搭接有用于将孔洞局部封闭的聚合物薄膜；纤维絮片内部聚合物薄膜覆盖率达60％以上，内部最小孔径低至5～10μm，热阻值达0.8～1.0m2K/W，较普通纤维絮片提高20％以上。


2.根据权利要求1所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，其特征在于，所述聚合物薄膜厚度为50～200nm；所述聚合物薄膜为水性聚氨酯薄膜、软性聚丙烯酸酯薄膜、热塑性聚氨酯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、热塑性聚酯薄膜中的一种。


3.根据权利要求1所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，其特征在于，所述蓬松纤维絮片为天然纤维絮片、合成纤维絮片或天然/合成复合纤维絮片。


4.根据权利要求1所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片，其特征在于，所述蓬松纤维絮片厚度为5～30mm，压缩回弹率为90％以上，孔隙率为95％以上。


5.制备如权利要求1～4中任一项所述的具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片的方法，其特征是：步骤如下：
第一步：将高分子聚合物加入溶剂并均匀搅拌，制成极稀浓度的溶液作为闭孔薄膜原液；
第二步：将高分子聚合物溶液均匀通入蓬松絮片内部，得到内部含有高分子聚合物溶液的蓬松纤维絮片；
第三步：将上述得到的纤维絮片固化成型，得到纤维絮片固化块体；
第四步：将纤维絮片固化块体进行干燥，固化后的高分子聚合物溶液在干燥处理时溶剂被去除，形成聚合物薄膜搭接在三维纤维框架上，得到具有局部闭孔结构的蓬松纤维絮片。


6.根据权利要求5所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，王赛，吴红炎，田昱城，赵磊，郑作保，斯阳，印霞，刘一涛，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31