抗水溶性pva纳米纤维复合织物及其制备方法
【专利摘要】一种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，包括如下步骤：(1)基布进行等离子体预处理；(2)制备PVA分子量为95,000、质量分数为10％的PVA溶液I；制备PVA分子量为20,000?30,000、质量分数为25％的PVA溶液II；将PVA溶液I和PVA溶液II按2:8～5:5的质量比混合，制备得到PVA纺丝液；(3)将由PVA纺丝液制成的PVA纳米纤维沉积在经步骤(1)处理的基布上，形成复合织物；(4)将复合织物浸泡在戊二醛溶液后，清洗，风干，再将复合织物经真空烘箱处理。采用该技术方案，生产工艺对环境无污染，复合织物的生产效率快、产量高，复合织物结构与性能稳定且抗水溶性强。
【专利说明】
抗水溶性PVA纳米纤维复合织物及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种纳米纤维复合织物及其制备方法，尤其涉及一种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于纳米纤维比表面积高、吸附性能好，纳米纤维膜的孔径小等优异的性能，静电纺纳米纤维已经在防护织物领域受到关注，其防护性能主要包括:过滤、抗菌、隔水透气、热防护、化学防护、紫外防护等。
[0003]目前，对于纳米纤维膜自身防护性能的研究相对较多，且主要集中在过滤和抗菌方面。由于纳米纤维膜的力学性能较差，必须与基布复合后，在服装领域才有实际应用价值，而纳米纤维与基布复合时又存在着两者之间不易完全粘合，使用中易分离等缺陷，因此对于纳米纤维膜与机织物、非织造织物等复合织物的研究较少。另一方面，由于大多数静电纺丝溶液均以易挥发的化学试剂作为溶剂，因此纺丝过程中存在环境污染问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明的目的之一是提供一种产量高、无污染的抗水溶性PVA纳米纤维复合织物制备方法。
[0005]本发明的目的之二是提供一种抗水溶性、基布与纳米纤维不易分离的水溶性PVA纳米纤维复合织物。
[0006]本发明的技术问题主要通过以下技术方案得以解决:
[0007]本发明公开了一种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，包括如下步骤:
[0008](I)基布预处理:基布进行等离子体预处理，处理功率150?300w，处理时间I?1min;
[0009](2)制备PVA纺丝液:制备PVA分子量为95，000、质量分数为10%的PVA溶液I;制备PVA分子量为20，000-30，000、质量分数为25%的PVA溶液II ；将PVA溶液I和PVA溶液II按2:8?5:5的质量比混合，制备得到PVA纺丝液；
[0010](3)制备复合织物:将由PVA纺丝液制成的PVA纳米纤维沉积在经步骤(I)处理的基布上，形成复合织物；
[0011 ] (4)抗水溶性处理:将复合织物浸泡在戊二醛溶液后，清洗，风干，再将复合织物经真空烘箱处理，得到抗水溶性的PVA纳米纤维复合织物。
[0012]进一步的，所述步骤(3)中，采用螺旋式静电纺丝机制备PVA纳米纤维，所述螺旋式静电纺丝设备包括:可旋转的接收滚筒、用以储存PVA纺丝液的溶液槽、螺旋片以及与所述接收滚筒及螺旋片连接的高压电源，所述溶液槽置于所述接收滚筒下方，所述螺旋片置于所述溶液槽上并能与溶液槽中的PVA纺丝液接触。
[0013]进一步的，所述步骤(3)中，将经过步骤(I)处理的基布固定在接收滚筒上，将经过步骤(2)配制好的PVA纺丝液倒入溶液槽中，接通电源，设置纺丝电压60?80kV、螺旋片转速10?201'/111；[11、纺丝距离160?180111111、接收滚筒转速1?2111/111；[11。
[0014]进一步的，所述步骤(I)中，所述基布为机织物，所述机织物包括但不限于尼丝纺、电力纺或涤纶塔夫绸。
[0015]进一步的，所述步骤(2)中，称取分子量为95，000、重量份为I份的PVA粉末，加入重量份为9份的去离子水中，在90°C水浴恒温磁力搅拌器上匀速搅拌2h以上，得到质量分数为10%的PVA溶液I;称取分子量为20，000-30，000、重量份为I份的PVA，加入重量份为3份的去离子水中，在90°C水浴恒温磁力搅拌器上匀速搅拌2h以上，得到质量分数为25%的PVA溶液II。
[0016]进一步的，所述步骤(4)中，复合织物浸泡在质量分数为5%的戊二醛溶液中0.5h。
[0017]进一步的，所述步骤(4)中复合织物经真空烘箱处理，烘焙温度40°C，处理时间24h0
[0018]另外，本发明还提供一种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物，采用上述的方法制备而成。
[0019]本发明的优点是:
[0020]采用生产速度为常规针头式静电纺丝数百倍的螺旋片式静电纺丝机制备PVA纳米纤维，复合织物的生产效率快、产量高；
[0021]复合织物中的基布和纳米纤维粘合性强，纳米纤维与基布布面不易分离，复合织物结构与性能稳定，提高了复合织物的使用寿命；
[0022]复合织物经过抗水溶性处理后抗水溶性强，复合织物遇水或者在高相对湿度下不会溶解，复合织物可用作服装面料或者作为防护服、冲锋衣的里料；
[0023]现有技术中，大多数静电纺丝溶液均以易挥发的化学试剂作为溶剂，而PVA静电纺丝液以水为溶剂，采用该制备方法，对环境无污染。
[0024]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0025]图1、尼丝纺未经过等离子体预处理的表面图；
[0026]图2、尼丝纺经过等离子体预处理后的表面图；
[0027]图3、螺旋式静电纺丝设备结构示意图；其中:
[0028]31.接收滚筒，32.高压电源，33.螺旋片，34.溶液槽。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0030]实施例1
[0031 ] —种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，包括如下步骤:
[0032](I)基布预处理:将尼丝纺(54g/m2)剪成30cmX 10cm规格的试样，并对其等离子体预处理，处理功率200w，处理时间3min ；
[0033]参见图1和图2，尼丝纺经过基布预处理后，尼丝纺中纤维表面的粗糙度显著提高，形成大量纳米级的凹凸，有利于与纳米纤维之间的粘合；
[0034](2)制备PVA纺丝液:称取分子量为95，000的PVA 25g，加入225g的去离子水中，在90°C条件下，恒温磁力搅拌器3h，得到质量分数为10%的高分子量PVA溶液I;称取分子量为20，000-30，000的？￥410(^，加入30(^的去离子水中，在90°(:条件下，恒温磁力搅拌器3.511，得到质量分数为25%的低分子量PVA溶液II;将150g PVA溶液I与350g PVA溶液II混合均匀(质量比3:7)，制备得到PVA纺丝液；
[0035](3)制备复合织物:将经过等离子体预处理的尼丝纺固定在螺旋片式静电纺丝机的接收滚筒上，把制备好的PVA纺丝液倒入半圆柱形溶液槽中，接通电源，通过控制面板设置纺丝电压为60kV、发生器转速10r/min、纺丝距离1801111]1、接收器转速11]1/1]1；[11。螺旋片按设定速度在装有纺丝液的溶液槽中旋转，使纺丝溶液附着在螺旋片尖端并将液体带至纺丝区域，在电场作用下形成射流，PVA纳米纤维沉积在尼丝纺上形成PVA纳米纤维复合织物；
[0036](4)抗水溶性处理:从纺丝机的接收滚筒上取下复合织物，将其浸泡在质量分数为5%的戊二醛溶液0.5h后，用清水冲洗数次，直至没有戊二醛的味道，风干后，放入真空烘箱中40 °C低温处理24h，从而得到抗水溶性PVA纳米纤维/尼丝纺复合织物。
[0037]将上述复合织物裁减成边长为Lo(1cm)的正方形，在标准大气20±2°C、65±2%条件下平衡24h，称重(Wo/g)，然后置于40°C去离子水中浸泡Ih后取出自然晾干，并测量处理后试样的边长(L/cm)，低温烘干后，在标准大气20±2°C、65±2%条件下平衡24h，再次称重(W/g)。对比处理前后的尺寸和质量变化，计算重量损失率(Wc/%)和尺寸变化率(U/%)，ffc(%) = (ffo-ff)/ffo X100,Lc(%) = (Lo-L)/Lo X 100。经过测定得到，复合织物经水处理后的重量损失率和尺寸变化率均为0，即织物具有优异的抗水溶性。
[0038]上述未经等离子预处理的PVA纳米纤维/尼丝纺复合织物的剥离强力为3.4cN、剥离能为1.6J.m—2;经等离子体预处理后其剥离强力为6.8cN、剥离能为4.8J.m—2。即PVA纳米纤维膜与经过等离子体预处理的尼丝纺之间具有良好的粘合性。
[0039]实施例2
[0040]一种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，包括如下步骤:
[0041 ] (I)基布预处理:将电力纺(65g/m2)进行等离子体预处理，处理功率300w，处理时间3min。
[0042](2)制备PVA纺丝液:同实施例1中步骤(2)所述制得PVA纺丝液。
[0043](3)制备复合织物:将经过等离子体预处理的电力纺固定在螺旋片式静电纺丝机的接收滚筒上，把配制好的PVA溶液倒入半圆柱形溶液槽中，接通电源，通过控制面板设置纺丝电压为701^、发生器转速151'/111；[11、纺丝距离17()1]11]1、接收器转速1.5m/min。螺旋片按设定速度在装有纺丝液的溶液槽中旋转，使纺丝溶液附着在螺旋片尖端并将液体带至纺丝区域，在电场作用下形成射流，PVA纳米纤维沉积在电力纺上形成PVA纳米纤维复合织物。
[0044](4)抗水溶性处理:从纺丝机的接收滚筒上取下复合织物，将其浸泡在质量分数为5%的戊二醛溶液0.5h后，用清水冲洗数次，直至没有戊二醛的味道，风干后，放入真空烘箱中40 0C低温处理24h，从而得到抗水溶性PVA纳米纤维复合织物。
[0045]经过测定得到，上述PVA纳米纤维/电力纺复合织物经水处理后的重量损失率和尺寸变化率均为0，即织物具有优异的抗水溶性。
[0046]上述未经等离子预处理的PVA纳米纤维/电力纺复合织物的剥离强力为3.0cN、剥离能为1.4J.!!!—2;经等离子体预处理后其剥离强力为6.lcN、剥离能为3.6J.!!!—2。即PVA纳米纤维膜与经过等离子体预处理的电力纺之间具有良好的粘合性。
[0047]实施例3
[0048]—种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，包括如下步骤:
[0049](I)基布预处理:将涤纶塔夫绸(60g/m2)进行等离子体预处理，处理功率250w，处理时间5min;
[0050](2)制备PVA纺丝液:同实施例一中步骤(2)所述制得PVA纺丝液；
[0051](3)制备复合织物:将经过等离子体预处理的涤纶塔夫绸固定在螺旋片式静电纺丝机的接收滚筒上，把配制好的PVA溶液倒入半圆柱形溶液槽中，接通电源，通过控制面板设置纺丝电压为80kV、发生器转速20r/min、纺丝距离160mm、接收器转速2m/min。螺旋片按设定速度在装有纺丝液的溶液槽中旋转，使纺丝溶液附着在螺旋片尖端并将液体带至纺丝区域，在电场作用下形成射流，PVA纳米纤维沉积在涤纶塔夫绸上形成PVA纳米纤维复合织物；
[0052](4)抗水溶性处理:从纺丝机的接收滚筒上取下复合织物，将其浸泡在质量分数为5%的戊二醛溶液0.5h后，用清水冲洗数次，直至没有戊二醛的味道，风干后，放入真空烘箱中40 0C低温处理24h，从而得到抗水溶性PVA纳米纤维复合织物。
[0053]经过测定得到，上述PVA纳米纤维/涤纶塔夫绸复合织物经水处理后的重量损失率和尺寸变化率均为0，即织物具有优异的抗水溶性。
[0054]上述未经等离子预处理的PVA纳米纤维/涤纶塔夫绸复合织物的剥离强力为2.8cN、剥离能为1.7J.m—2;经等离子体预处理后其剥离强力为7.lcN、剥离能为5.1J.m—2。SPPVA纳米纤维膜与经过等离子体预处理的涤纶塔夫绸之间具有良好的粘合性。
[0055]实施例4
[0056](I)基布的预处理:将尼丝纺(54g/m2)进行等离子体预处理，处理功率200w，处理时间5min;
[0057](2)制备PVA纺丝液:称取分子量为95，000的PVA 25g，加入225g的去离子水中，在90°C条件下，恒温磁力搅拌器3h，得到质量分数为10%的高分子量PVA溶液I;称取分子量为20，000-30，000的？￥410(^，加入30(^的去离子水中，在90°(:条件下，恒温磁力搅拌器3.511，得到质量分数为25%的低分子量PVA水溶液II;将250g PVA溶液I与250g PVA水溶液II (质量比5:5)混合均匀，制备得到PVA溶液；
[0058](3)复合织物的制备:将经过等离子体预处理的尼丝纺固定在螺旋片式静电纺丝机的接收滚筒上，把配制好的PVA溶液倒入半圆柱形溶液槽中，接通电源，通过控制面板设置纺丝电压为60kV、发生器转速10r/min、纺丝距离1801111]1、接收器转速11]1/1]1；[11。螺旋片按设定速度在装有纺丝液的溶液槽中旋转，使纺丝溶液附着在螺旋片尖端并将液体带至纺丝区域，在电场作用下形成射流，PVA纳米纤维沉积在尼丝纺上形成PVA纳米纤维/涤纶塔夫绸复合织物；
[0059](4)抗水溶性处理:从纺丝机的接收滚筒上取下复合织物，将其浸泡在质量分数为5%的戊二醛溶液0.5h后，用清水冲洗数次，直至没有戊二醛的味道，风干后，放入真空烘箱中40 °C低温处理24h，从而得到具有抗水溶性的PVA纳米纤维/尼丝纺复合织物。
[0060]经过测定得到，上述PVA纳米纤维/尼丝纺复合织物经水处理后的重量损失率和尺寸变化率均为O，即织物具有优异的抗水溶性。
[0061]上述未经等离子预处理的PVA纳米纤维/尼丝纺复合织物的剥离强力为3.4cN、剥离能为1.6J.!!!—2;经等离子体预处理后其剥离强力为5.lcN、剥离能为3.2J.m—2。即PVA纳米纤维膜与经过等离子体预处理的尼丝纺之间具有良好的粘合性。
[0062]实施例5
[0063](I)基布预处理:将涤纶塔夫绸(60g/m2)进行等离子体预处理，处理功率250w，处理时间5min。
[0064](2)纺丝液的配置:纺丝液的配置:称取分子量为95，000的PVA 25g，加入225g的去离子水中，在90°C条件下，恒温磁力搅拌器3h，得到质量分数为10%的高分子量PVA溶液I;称取分子量为20，000-30，000的?￥410(^，加入30(^的去离子水中，在90°(:条件下，恒温磁力搅拌器3.5h，得到质量分数为25%的低分子量PVA溶液II;将10g PVA溶液I与400g PVA溶液IK质量比2:8)混合均匀，制备得到纺丝液。
[0065](3)制备复合织物:将经过等离子体预处理的涤纶塔夫绸固定在螺旋片式静电纺丝机的接收滚筒上，把配制好的PVA溶液倒入半圆柱形溶液槽中，接通电源，通过控制面板设置纺丝电压为80kV、发生器转速20r/min、纺丝距离160mm、接收器转速2m/min。螺旋片按设定速度在装有纺丝液的溶液槽中旋转，使纺丝溶液附着在螺旋片尖端并将液体带至纺丝区域，在电场作用下形成射流，PVA纳米纤维沉积在涤纶塔夫绸上形成PVA纳米纤维/涤纶塔夫绸复合织物。
[0066](4)抗水溶性处理:从纺丝机的接收滚筒上取下复合织物，将其浸泡在质量分数为5%的戊二醛溶液0.5h后，用清水冲洗数次，直至没有戊二醛的味道，风干后，放入真空烘箱中40 0C低温处理24h，从而得到具有抗水溶性的PVA纳米纤维/涤纶塔夫绸复合织物。
[0067]经过测定得到，上述PVA纳米纤维/涤纶塔夫绸复合织物经水处理后的重量损失率和尺寸变化率均为0，即织物具有优异的抗水溶性。
[0068]上述未经等离子预处理的PVA纳米纤维/涤纶塔夫绸复合织物的剥离强力为2.8(^、剥离能为1.7】.m—2;经等离子体预处理后其剥离强力为4.8cN、剥离能为3.2J.m—2。SPPVA纳米纤维膜与经过等离子体预处理的涤纶塔夫绸之间具有良好的粘合性。
[0069]以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)基布预处理:基布进行等离子体预处理，处理功率150?300w，处理时间I?1min； (2)制备PVA纺丝液:制备PVA分子量为95，000、质量分数为10%的PVA溶液I;制备PVA分子量为20，000-30，000、质量分数为25%的PVA溶液11 ；将PVA溶液I和PVA溶液II按2:8?5:5的质量比混合，制备得到PVA纺丝液； (3)制备复合织物:将由PVA纺丝液制成的PVA纳米纤维沉积在经步骤(I)处理的基布上，形成复合织物； (4)抗水溶性处理:将复合织物浸泡在戊二醛溶液后，清洗，风干，再将复合织物经真空烘箱处理，得到抗水溶性的PVA纳米纤维复合织物。2.如权利要求1所述的抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中，采用螺旋式静电纺丝机制备PVA纳米纤维，所述螺旋式静电纺丝设备包括:可旋转的接收滚筒、用以储存PVA纺丝液的溶液槽、螺旋片以及与所述接收滚筒及螺旋片连接的高压电源，所述溶液槽置于所述接收滚筒下方，所述螺旋片置于所述溶液槽上并能与溶液槽中的PVA纺丝液接触。3.如权利要求2所述的抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中，将经过步骤(I)处理的基布固定在接收滚筒上，将经过步骤(2)配制好的PVA纺丝液倒入溶液槽中，接通电源，设置纺丝电压60?SOkV、螺旋片转速10?20r/min、纺丝距离160?180_、接收滚筒转速1?2111/111；[11。4.如权利要求1所述的抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中，所述基布为机织物，所述机织物包括但不限于尼丝纺、电力纺或涤纶塔夫绸。5.如权利要求1所述的抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，称取分子量为95 ,000、重量份为I份的PVA粉末，加入重量份为9份的去呙子水中，在90°C水浴恒温磁力搅拌器上匀速搅拌2h以上，得到质量分数为10 %的PVA溶液I; 称取分子量为20,000-30,000、重量份为I份的PVA，加入重量份为3份的去尚子水中，在90 °C水浴恒温磁力搅拌器上匀速搅拌2h以上，得到质量分数为25 %的PVA溶液II。6.如权利要求1所述的抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中，复合织物浸泡在质量分数为5%的戊二醛溶液中0.5h。7.如权利要求1所述的抗水溶性PVA纳米纤维复合织物的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中复合织物经真空烘箱处理，烘焙温度40°C，处理时间24h。8.一种抗水溶性PVA纳米纤维复合织物，其特征在于:所述抗水溶性PVA纳米纤维复合织物采用权利要求1-7中任一项所述的方法制备而成。
【文档编号】D01D1/02GK105908377SQ201610340646
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】赵楚楚, 张昕, 江爱云, 潘志娟
【申请人】苏州大学