一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及静电纺技术领域，尤其涉及一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片及其制备方法。本发明专利技术构建的多棱/负压/多孔接收辊，在负压作用下，将静电纺超细纤维蓬松接收于其表面，形成具有波形结构的蓬松纤维网；关闭负压装置，蓬松纤维网上表面趋于平面结构，形成上表面具有平面结构、下表面具有波形结构的超细纤维网。将两超细纤维网的波形面相互嵌锁，在高温下交联，再进行表面烫光处理，即得到内部具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片。本发明专利技术制备的超弹静电纺保暖絮片具有优异的保暖效果、拉伸回弹性、断裂伸长率和压缩回弹率；本发明专利技术的制备方法可以调控静电纺超细纤维结构，进一步扩大了静电纺保暖絮片在保暖领域的实际应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及静电纺
，尤其是涉及一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片及其制备方法。

技术介绍

[0002]长期处于高寒环境不仅会导致人体冻伤，还容易导致血液循环减弱和血管收缩，造成器官“冷缺血”损伤，严重的甚至引起死亡，因此人体保温工作至关重要。天然纤维(棉花、羊毛等)因轻质、易获取而作为保暖材料的主要来源，但天然纤维材料直径较大(>25μm)，作为保暖絮片材料易形成大孔径，无法保存静止空气，保暖效果差。合成纤维作为保暖材料，可以制备具有蓬松立体结构和多孔结构的保暖絮片，能存储一定的静止空气，具有保暖性能。虽然合成纤维保暖絮片孔径相对于天然纤维小，但不足以限制空气流动，仍会造成热量的流失，使纤维絮片的保暖性能下降。
[0003]静电纺丝纳米纤维具有直径小、比表面积高、原料丰富以及纤维结构易调控等优点，在保暖领域具有十分广阔的应用前景。目前，三维静电纺纤维材料因具有孔径小、孔隙率高、低密度以及高度扭曲的孔道结构等特点已广泛应用于组织工程、吸音等领域。但三维静电纺材料的回弹性差、拉伸强力弱且伸长率低，在外力作用下结构易坍塌。
[0004]目前，已经有研究人员在该领域进行了一些研究。专利ZL201310248561.9将纳米铝粉均匀分散于聚合物溶液中，通过静电纺丝技术将纳米纤维直喷在基部上得到纳米纤维保暖层，后与表层粘合得到具有保暖隔热功能的面料。该面料中纳米纤维保暖层厚度小，静止空气保留量少，保暖性差；且使用过程中纳米纤维易粘结，使面料紧实不柔软。专利CN201710358539.8将供气设备固定在静电纺丝喷丝装置侧方，在纺丝过程中通入鞘气制备得到了蓬松态纳米纤维材料。但喷头处气流会增大纺丝射流的不稳定性，同时制备的纳米纤维简单蓬松堆积，制备的纳米纤维材料不稳定，无法保证长效使用。专利CN201710789078.X将静电纺微纳米纤维填充于粘土/粘土助剂溶胶中，通过低温冷冻干燥制备了静电纺微纳米纤维/粘土气凝胶复合材料。该气凝胶制备方法复杂，且制备的气凝胶压缩回弹率差、结构易塌陷。
[0005]因此，构建高弹结构以制备力学性能优良的三维静电纺絮片具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]为了解决传统静电纺纤维膜厚度小、蓬松性差、无法保存大量静止空气，静电直喷三维絮片的结构不稳定、受力易松散、拉伸回弹性及压缩回弹率差，利用低温冷冻干燥技术制备的静电纺气凝胶材料脆性大、使用时结构易坍塌等问题；本专利技术提供一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片及其制备方法。
[0007]本专利技术构建多棱/负压/多孔接收辊，在负压作用下，静电纺超细纤维蓬松接收于多棱/负压/多孔接收辊表面形成具有一定厚度和波形结构的蓬松纤维网；关闭负压装置，
蓬松纤维网上表面趋于平面结构，关闭高压静电发生器和喷丝装置，得到一面为平面结构、一面为波形结构的超细纤维网。将两超细纤维网波形面嵌锁、交联形成交联层，后进行表面烫光处理，即得到内部具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片。本专利技术制备的超弹静电纺保暖絮片具有优异的保暖效果、拉伸回弹性、断裂伸长率和压缩回弹率；本专利技术的制备方法可以调控静电纺超细纤维结构进一步扩大了静电纺保暖絮片在保暖领域的实际应用。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]本专利技术的第一个目的是提供一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片的制备方法，包括以下步骤：
[0010](S1)静电纺丝：纺丝液经喷丝装置喷出，在高压静电发生器构建的电场下形成超细纤维，并接收于多棱/负压/多孔接收辊表面，形成具有波形面的超细纤维网；
[0011](S2)交联：将两超细纤维网的波形面相互嵌锁，后在高温下交联，得到静电纺保暖絮片前体；
[0012](S3)烫光处理：将静电纺保暖絮片前体进行表面烫光处理得到内部具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片；
[0013]所述多棱/负压/多孔接收辊包括接收辊筒、绝缘棱、负压装置；所述绝缘棱沿接收辊筒长度方向固定于接收辊筒表面并设置多列，两排相邻的绝缘棱中间的接收辊筒表面设置有负压孔，接收辊筒内腔设置负压装置；
[0014]静电纺丝过程中，超细纤维因绝缘棱的支撑作用，在接收辊筒表面呈波形分布；调节负压装置，使负压通过负压孔将超细纤维保持蓬松态持续吸附于接收辊筒表面，形成蓬松纤维网；关闭负压装置，蓬松纤维网外表面的超细纤维在静电力和离心力的作用下出现离心现象，使蓬松纤维网外表面逐渐趋于平面结构；关闭高压静电发生器和喷丝装置，得到一面为平面结构、一面为波形结构的超细纤维网。
[0015]在本专利技术的一个实施方式中，所述接收辊筒的直径为10～30cm，长度为50～150cm；
[0016]所述绝缘棱平行且均匀分布于接收辊筒外部，绝缘棱的个数为5～12个；所述绝缘棱高为1～3cm，两腰长相等，顶部夹角为15～60
°
；
[0017]所述负压孔成排且平行设置于两个相邻的绝缘棱之间，直径为3～10mm；每排负压孔的个数为30～120，共设置10～36排。
[0018]在本专利技术的一个实施方式中，所述绝缘棱的材质选自环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺甲醛树脂、二苯醚树脂、酚醛树脂、聚烯烃绝缘树脂、有机硅树脂、氟树脂、缩醛树脂、丁腈橡胶、硅橡胶、氯化聚乙烯橡胶、聚硫橡胶、聚氯乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、氯醚橡胶、聚酰胺、聚丙烯、三聚氰胺、聚酰亚胺、有机玻璃、聚芳酰胺、聚四氟乙烯、聚芳砜、尼龙1010、聚碳酸醋或聚苯硫醚中的一种或几种。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，负压装置的负压为
‑
5～
‑
40kPa；接收辊筒表面的蓬松纤维网厚度达15～40mm时，关闭负压装置。
[0020]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(S1)中，将聚合物与溶剂混匀后加入交联剂制备得到纺丝液。
[0021]在本专利技术的一个实施方式中，所述聚合物选自聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙
烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯甲酸丙二醇酯、聚苯乙烯、聚苯并咪唑、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酯、聚乙烯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚丙烯腈1560、聚酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚砜、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺或芳纶1313中的一种或几种；所述聚合物的浓度为15～45wt％；
[0022]所述溶剂选自N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、二甲基亚砜、甲苯、丙酮、环己烷、异丁醇、二氯甲烷、乙酸丁酯、乙酸乙酯或氯仿中的一种或几种；
[0023]所述交联剂选自三官能团氮丙啶交联剂、二苯基甲烷二异氰酸酯、对甲苯磺酸、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化二异丙苯或三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种；所述交联剂的添加量为聚合物质量的0.5～30％。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)静电纺丝：纺丝液经喷丝装置(10)喷出，在高压静电发生器(9)构建的电场下形成超细纤维，并接收于多棱/负压/多孔接收辊(1)表面，形成具有波形面的超细纤维网；(S2)交联：将两超细纤维网的波形面相互嵌锁，后在高温下交联，得到静电纺保暖絮片前体；(S3)烫光处理：将静电纺保暖絮片前体进行表面烫光处理得到内部具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片；所述多棱/负压/多孔接收辊(1)包括接收辊筒(2)、绝缘棱(3)、负压装置(4)；所述绝缘棱(3)沿接收辊筒(2)长度方向固定于接收辊筒(2)表面并设置多列，两排相邻的绝缘棱(3)中间的接收辊筒(2)表面设置有负压孔(5)，接收辊筒(2)内腔设置负压装置(4)；静电纺丝过程中，超细纤维因绝缘棱(3)的支撑作用，在接收辊筒(2)表面呈波形分布；调节负压装置(4)，使负压通过负压孔(5)将超细纤维保持蓬松态持续吸附于接收辊筒(2)表面，形成蓬松纤维网；关闭负压装置(4)，蓬松纤维网外表面的超细纤维在静电力和离心力的作用下出现离心现象，使蓬松纤维网外表面逐渐趋于平面结构；关闭高压静电发生器(9)和喷丝装置(10)，得到一面为平面结构、一面为波形结构的超细纤维网。2.根据权利要求1所述的一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片的制备方法，其特征在于，所述接收辊筒(2)的直径为10～30cm，长度为50～150cm；所述绝缘棱(3)平行且均匀分布于接收辊筒(2)外部，绝缘棱(3)的个数为5～12个；所述绝缘棱(3)高为1～3cm，两腰长相等，顶部夹角为15～60
°
；所述负压孔(5)成排且平行设置于两个相邻的绝缘棱(3)之间，直径为3～10mm；每排负压孔(5)的个数为30～120，共设置10～36排。3.根据权利要求2所述的一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片的制备方法，其特征在于，所述绝缘棱(3)的材质选自环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺甲醛树脂、二苯醚树脂、酚醛树脂、聚烯烃绝缘树脂、有机硅树脂、氟树脂、缩醛树脂、丁腈橡胶、硅橡胶、氯化聚乙烯橡胶、聚硫橡胶、聚氯乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、异戊橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、氯醚橡胶、聚酰胺、聚丙烯、三聚氰胺、聚酰亚胺、有机玻璃、聚芳酰胺、聚四氟乙烯、聚芳砜、尼龙1010、聚碳酸醋或聚苯硫醚中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种具有波形结构的超弹静电纺保暖絮片的制备方法，其特征在于，负压装置(4)的负压为
‑
5～
‑
40kPa；接收辊筒(2)表面的蓬松纤维网厚度达1...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，赵焕雨，张世超，王赛，赵兴雷，李淑敏，尚阳，韩永祥，华婷，印霞，俞建勇，
申请(专利权)人：嘉兴富瑞邦新材料科技有限公司华阳新材料科技集团有限公司山西华瑞纳米新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：