一种单向导湿纳米纤维复合膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种单向导湿纳米纤维复合膜及其制备方法与应用，属于非织造布技术领域，一种单向导湿纳米纤维复合膜，单向导湿纳米纤维复合膜的正面为聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜，反面为热塑性聚氨酯弹性体静电纺丝纳米纤维膜。一种单向导湿纳米纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤：S1：制备静电纺丝液，S2：制备聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜，S3：聚多巴胺整理液的制备，S4：将步骤S2得到的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜溶于步骤S3得到的聚多巴胺整理液中，浸渍11

【技术实现步骤摘要】
一种单向导湿纳米纤维复合膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于非织造布
，尤其涉及一种单向导湿纳米纤维复合膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]受自然界生物体结构的启发，例如蛛丝的纺锤结构、蝴蝶翅膀纹理结构、仙人掌刺，荷叶乳突结构的水分定向传输材料受到学者的广泛研究并取得了显著的进展。现有的以结构构效为基准的单向导湿材料设计一般遵循以下两个原则：(1)复合材料上表面及下表面具有不同的润湿性能；(2)表面具有适当的粗糙度；基于以上两个设计标准，研究者们在提升材料表面粗糙度方面做了大量工作，根据Wenzel理论模型，表面粗糙度的增加可进一步提升材料的润湿性，进而增加液滴的润湿驱动力；尽管此类材料在提升累积单向传输指数方面取得了显著成绩，但由于表面粗糙结构的均匀性难以控制且调控环境苛刻，极大增加了该类材料的加工难度。此外，由于单向导湿材料具有亲水、疏水多层复合结构，各层聚合物种类不同、加工方法不同导致了纤维膜的孔道结构及孔径有所差异，液滴在其内部的渗透传输极为复杂。
[0003]如申请号为CN202011188511.2的专利公开了一种单向导湿面料的制备方法。该面料包括：面纱锦纶和地纱涤纶，涤纶为地纱与皮肤直接接触，利用涤纶的亲水特性有效转移汗液从肌肤到织物，再来实现水分在织物表面上的单向导湿功能。根据仿生植物猪笼草投手口缘区的多级楔形盲孔阵列结构，所述的多级盲孔阵列具有单向导湿功能，利用织物面料的组织结构形成鸭嘴拱形的斜体凹凸结构效果来仿生模拟，凹坑整齐排列成通道实现导湿功能。本专利技术仿生单向导湿面料具有良好的导湿性能，可以持久快速导湿，加快肌肤热量与汗液的流动，同时达到降温速干的效果。但其表面粗糙结构的均匀性难以控制且调控环境苛刻，同时透气透湿性并不具有优势并且容易磨损。
[0004]为了解决前述问题，亟需提供一种仿地表多级梯度单向导湿纳米纤维复合膜及其制备方法与应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种单向导湿纳米纤维复合膜及其制备方法与应用，以克服现有技术中的上述至少一种缺陷。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种单向导湿纳米纤维复合膜，单向导湿纳米纤维复合膜的正面为聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜，反面为热塑性聚氨酯弹性体静电纺丝纳米纤维膜。
[0008]优选地，聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜的孔径为0.4
‑
0.5μm，热塑性聚氨酯弹性体静电纺丝纳米纤维膜的孔径为1.70
‑
1.85μm。
[0009]优选地，热塑性聚氨酯弹性体静电纺丝纳米纤维膜的纤维直径为0.2
‑
0.8μm。
[0010]本专利技术还提供一种单向导湿纳米纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤：S1：制备
静电纺丝液：a：聚丙烯腈静电纺丝液的制备，将聚丙烯腈粉末溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，室温下连续搅拌5.5
‑
6.5h使其完全溶解后，静置消泡待用，b：热塑性聚氨酯弹性体纺丝液的制备，将热塑性聚氨酯弹性体胶粒溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液或氯化锂/N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，搅拌10
‑
14h，搅拌完毕后，静置消泡备用，S2：制备聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜：将步骤S1中a步骤所得的聚丙烯腈静电纺丝液进行纺丝作业，得聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜，随后将制备的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜干燥1.5
‑
2.5h，S3：聚多巴胺整理液的制备：将三羟甲基氨基甲烷盐酸盐及多巴胺溶于蒸馏水中，调节pH值至8.2
‑
8.7，得聚多巴胺整理液，S4：将步骤S2得到的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜溶于步骤S3得到的聚多巴胺整理液中，浸渍11
‑
13h，浸渍完毕后进行冲洗、烘干备用，S5：制备单向导湿纳米纤维复合膜：以步骤S4浸渍处理后的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜作为接收基材，将步骤S1中b步骤所得的热塑性聚氨酯弹性体纺丝液的制备纺于上述基材上，得单向导湿纳米纤维复合膜，最后，将制备的单向导湿纳米纤维复合膜干燥1.8
‑
2.2h。
[0011]优选地，步骤S1中的b步骤，在65
‑
75℃条件下磁力搅拌10
‑
14h，氯化锂/N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，氯化锂的质量百分比浓度为0.005
‑
0.009％。
[0012]优选地，步骤S2中：纺丝电压19
‑
21KV，流速0.7
‑
0.9mL/h，接收距离12
‑
18cm，接收材质为铝箔纸，纺丝时间为15
‑
60min，在60
‑
80℃下真空干燥1.5
‑
2.5h，将真空干燥后的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜放入氧等离子仪器中处理，操作功率及时间分别为90
‑
110W及90
‑
110s。
[0013]优选地，步骤S4中具体包括：将步骤S2经过等离子处理后得到的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜溶于步骤S3得到的聚多巴胺整理液中，浸渍11
‑
13h，浸渍完毕后用蒸馏水冲洗，随后放入60
‑
80℃真空干燥箱中烘干备用。
[0014]优选地，步骤S5中：纺丝电压40
‑
50kV，流速0.7
‑
0.9mL/h，接收距离12
‑
18cm，纺丝环境温度为23
‑
27℃，湿度为10
‑
20％，在60
‑
80℃下真空干燥1.5
‑
2.5h。
[0015]本专利技术还提供一种上述的单向导湿纳米纤维复合膜或上述的单向导湿纳米纤维复合膜的制备方法制得的单向导湿纳米纤维复合膜在制备医用防护、服装领域的应用。
[0016]优选地，单向导湿纳米纤维复合膜粘附在面料上。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]1、结合静电纺丝及原位聚合的方法制备出了具有仿地表多级梯度的单向导湿纳米纤维复合膜，具有亲窄疏宽的孔道结构，复合膜在无外力驱动下可自发完成液体定向传输，通过润湿特性与结构构效的调控，透湿性能均是商用膜的5倍，透气性能与现有的同类纤维膜相比高2个数量级，可灵活设计用于医用防护、服装及能源环境的等领域。
[0019]2、梯度结构由亲水层及疏水层纺丝时间协同调控，具备更好的单向导湿性能，其累积单向传递指数可达89.1150％。
[0020]3、制得的单向导湿纳米纤维复合膜的透湿率远高于2000g/m2.d，具备优异的穿着舒适性能。
[0021]4、热塑性聚氨酯弹性体静电纺丝纳米纤维膜的引入可在一定程度上提升复合膜的耐磨性能。
[0022]5、PDA原位聚合引入了大量的
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单向导湿纳米纤维复合膜，其特征在于：所述单向导湿纳米纤维复合膜的正面为聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜，反面为热塑性聚氨酯弹性体静电纺丝纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述的单向导湿纳米纤维复合膜，其特征在于：所述聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜的孔径为0.4
‑
0.5μm；所述热塑性聚氨酯弹性体静电纺丝纳米纤维膜的孔径为1.70
‑
1.85μm。3.根据权利要求1或2所述的单向导湿纳米纤维复合膜，其特征在于：所述热塑性聚氨酯弹性体静电纺丝纳米纤维膜的纤维直径为0.2
‑
0.8μm。4.一种单向导湿纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备静电纺丝液：a：聚丙烯腈静电纺丝液的制备，将聚丙烯腈粉末溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，室温下连续搅拌5.5
‑
6.5h使其完全溶解后，静置消泡待用；b：热塑性聚氨酯弹性体纺丝液的制备，将热塑性聚氨酯弹性体胶粒溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液或氯化锂/N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，搅拌10
‑
14h，搅拌完毕后，静置消泡备用；S2：制备聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜：将步骤S1中a步骤所得的聚丙烯腈静电纺丝液进行纺丝作业，得聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜，随后将制备的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜干燥1.5
‑
2.5h；S3：聚多巴胺整理液的制备：将三羟甲基氨基甲烷盐酸盐及多巴胺溶于蒸馏水中，调节pH值至8.2
‑
8.7，得聚多巴胺整理液；S4：将步骤S2得到的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜溶于步骤S3得到的聚多巴胺整理液中，浸渍11
‑
13h，浸渍完毕后进行冲洗、烘干备用；S5：制备单向导湿纳米纤维复合膜：以步骤S4浸渍处理后的聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维膜作为接收基材，将步骤S1中b步骤所得的热塑性聚氨酯弹性体纺丝液的制备纺于上述基材上，得单向导湿纳米纤维复合膜，最后，将制备的单向导湿纳米纤维复合膜干燥1.8
‑
2.2h。5.根据权利要求4所述的单向导湿纳米纤维复合膜的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘惠林，韩毅，王志伟，吴建宏，陈建聪，曹辉榕，
申请(专利权)人：华懋厦门特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：