一种高强度纳米纤维防水透湿膜及其制备方法技术

针对传统静电纺丝法制备的纳米纤维膜的纤维之间缺乏交联而造成力学性能较差的问题，本发明专利技术提供了一种高强度纳米纤维防水透湿膜及其制备方法，本发明专利技术选择

【技术实现步骤摘要】
一种高强度纳米纤维防水透湿膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米纤维
，具体涉及一种高强度纳米纤维防水透湿膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平的提高
、
经济的发展以及产业结构的调整，具有防水透湿功能的织物被广泛应用于各行各业中
。
然而，目前市场中有的防水透湿材料透湿性较差
、
缺乏柔韧性，限制了其在更加广泛的领域的应用
。
静电纺丝纳米纤维技术作为一种新兴的制备技术，为解决传统防水透湿材料的缺陷提供了一种有潜力的解决方案
。
通过静电纺丝技术，可以制备出具有优异防水透湿性能的纳米纤维薄膜或纺织物
。
[0003]首先，静电纺丝技术可以制备出纤维的超细直径，通常在纳米级，这使得纤维具有更高的比表面积
。
这种高比表面积可以增加纤维与空气之间的接触面积，从而提高材料的透湿性
。
同时，纳米尺度的纤维直径还可以有效阻止水分的渗透，实现优异的防水性能
。
其次，静电纺丝纳米纤维材料具有优异的柔软性和柔韧性，可以适应各种复杂形状和表面结构
。
这使得该材料在各行各业中的应用更加广泛，例如户外运动用品
、
医药行业医用敷料
、
军工涉水行业
、
日化行业卫生巾纸尿裤
、
建筑行业
、
消防行业
、
包装行业等
。
[0004]然而，传统的静电纺丝法制备的纳米纤维膜存在一些局限性，比如：由于纤维之间缺乏交联，整个纳米纤维膜的力学性能较差，尽管可以通过热交联
、
溶剂交联等方法来增强其力学性能，但这些方法会增加额外的能耗，并且会破坏纤维的形貌和结构，影响其防水性
、
透气性等性能
。
[0005]目前，还有通过交联剂来提高纳米纤维膜的力学性能的，举例如下
。
[0006]CN114134702A
公开了一种基于硫基
‑
烯光化学反应的无氟静电纺防水透湿膜的制备方法，以
N,N
‑
二甲基乙酰胺
(DMAc)、
丙酮为溶剂配制硅基聚氨酯
/
聚甲基丙烯酸甲酯
(Si
‑
PU/PMMA)
纺丝液，添加
2, 4, 6, 8
‑
四甲基
‑
2, 4, 6, 8
四环硅氧烷
(TMTVSi)、
正十八硫醇作为疏水剂和交联剂，
2, 2
‑
二甲基
‑2‑
苯基苯乙酮
(DMPA)
为光催化剂，通过静电纺丝工艺制备出疏水纤维膜，经紫外光照处理后，纤维间形成化学交联结构，从而减小防水透湿膜的最大孔径提高其耐水性，同时化学交联结构能显著增大纤维间的摩擦力提高其机械性能，满足其在防护服装领域中的应用要求
。
[0007]CN113123128A
公开了一种防水透湿膜及其制备方法和应用
。
以纤维膜作为基材，利用封闭型溶剂性异氰酸酯交联剂，交联剂解封后与防水剂中的活性基团发生交联反应，将疏水链段稳定包覆在纤维表面，提高了防水剂涂层的耐久性
。
经过
50
次磨损循环后其接触角没有明显变化，水洗
30
次后耐水压和透湿通量基本保持不变，在冲锋衣
、
野战军服和医疗卫生领域具有广阔的应用前景
。
[0008]上述专利均需要通过加入交联剂的方式进行交联以提高纳米纤维膜的力学性能，交联剂的使用增加了生产成本
。
因此，我们迫切需要一种更简单
、
实用的方法制备高强度纳米纤维防水透湿膜，以提升其在各个领域的广泛应用
。

技术实现思路

[0009]针对上述问题，本专利技术提供了一种高强度纳米纤维防水透湿膜及其制备方法
。
本专利技术选择
N,N
‑
二甲基乙酰胺复配低挥发溶剂
N
‑
甲基吡咯烷酮
、
控制静电纺丝时的温度，减慢纺丝过程中溶剂挥发的速度，使得纤维在接收到基底上之后仍有部分溶剂未挥发完，纳米纤维间接触的部分在半溶解状态下可以自行产生交联
。
这种交联作用可以增强纳米纤维薄膜的力学性能，使其具有更高的强度和耐久性，从而更好地应对实际应用中的各种力学应力
。
[0010]本专利技术的技术方案是：一种高强度纳米纤维防水透湿膜的制备方法，其特征是，包括以下步骤：1）纺丝液的配制将氟化聚氨酯（
PU
）
、
聚乳酸（
PLA
）加入到
N,N
‑
二甲基乙酰胺
(DMAC
）和
N
‑
甲基吡咯烷酮
(NMP)
（
v:v=6:4
）的混合溶剂中，
75~85℃
下搅拌
4~6h
，得到透明的纺丝液；其中
PU/PLA
的质量比为
7:3
，二者在纺丝液中的总质量百分比为
10~16%
；2）静电纺丝过程将上述纺丝液加入静电纺丝机中，纺丝电压为
35~60 kV
，纺丝温度为
15 ℃、
纺丝湿度为 30~60 %
，以抗静电的无纺布
、
丝绸布
、
尼龙布或者化纤类布料作为纺丝基底，纺丝喷头到基底的距离为
18~24 cm
，打开控制开关，纺丝液成丝喷到纺丝基底上，形成直径
200~400 nm
的疏水的纳米纤维，纳米纤维之间接触的地方形成交联，即得高强度纳米纤维防水透湿膜
。
[0011]采用上述方法获得的防水透湿膜的膜层克重
5~6 g/m2，经检测，其拉伸强度
≥25 MPa
，断裂伸长率
≥250%
，其纳米纤维直径在
200~400nm
之间，具有高孔隙率，使得膜具有优异的透湿能力，水蒸气透过率
≥8500 g/m2/day。
同时其所制备的防水透湿膜仍然具有优异的防水性能，静水压力
≥40Kpa。
[0012]本专利技术的技术原理是：在静电纺丝过程中，纤维形成的关键是溶剂的挥发
。
传统的静电纺丝方法通常会加快溶剂的挥发速度，使纤维在接触基底之前几乎完全干燥
。
这样的纤维在没有交联的情况下，容易受到外界力的影响而破裂，从而导致纳米纤维膜的力学性能较差
。
本专利技术通过控制静电纺丝时的温度
、N,N
‑
二甲基乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高强度纳米纤维防水透湿膜的制备方法，其特征是，包括以下步骤：1）纺丝液的配制：将氟化聚氨酯
、
聚乳酸加入到
N,N
‑
二甲基乙酰胺和
N
‑
甲基吡咯烷酮的混合溶剂中，加热搅拌，得到透明的纺丝液；所述氟化聚氨酯和聚乳酸的质量比为
7:3
，二者在纺丝液中的总质量百分比为
10~16%
；所述混合溶剂中
N,N
‑
二甲基乙酰胺和
N
‑
甲基吡咯烷酮的体积比为
6:4
；2）静电纺丝过程：将纺丝液加入静电纺丝机中，纺丝电压为
35~60 kV
，纺丝温度为
15 ℃、
纺丝湿度为 30~60 %
，纺丝喷头到纺丝基底的距离为
18~24 cm
，打开控制开关，纺丝液成丝喷到纺丝基底上，获得高强度纳米纤维防水透湿膜
。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冬梅，温永强，焦翔宇，郗文文，
申请(专利权)人：山东蓝色时光新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：