一种聚氨酯纳米纤维膜及其制备方法

本发明涉及纤维膜，具体涉及一种聚氨酯纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术：

1、防水透湿纳米纤维膜是一种能防止液体渗透，但又允许水蒸气、汗液等快速传播的功能纳米纤维膜，可以保持衣物与人体之间小环境干爽，给穿着者带来舒适的体验。这种膜不仅可以用于个人防护服领域，也适用于海水淡化、电子电器等领域，具有广阔的发展前景。

2、目前，市面上的防水透湿膜是以无孔亲水聚氨酯膜和微孔聚四氟乙烯膜为主，前者虽然具备优异的防水性能，但是因为无孔导致透湿性十分差，极大降低了材料热湿舒适性；后者虽然具备优异的防水性能和良好的透湿性能，但是其制备工艺复杂、废弃后难降解并且其弹性较差，这些限制了其广泛应用。

3、因此需要制备出一种兼具优异防水性和良好透湿性的纳米纤维膜，并且保证其有良好的机械性能。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚氨酯纳米纤维膜及其制备方法。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将防水剂a和盐类物质分散在有机溶剂中，经过搅拌得到均匀的溶液，再将热塑性聚氨酯分散在配好的溶液中制备成静电纺丝原液；

5、(2)将防水剂b和粘合聚合物分散在有机溶剂或水中，制备成静电/气流喷涂原液；

6、(3)静电纺丝原液和静电/气流喷涂原液同时进行静电纺丝和静电/气流喷涂，静电纺丝制得的纳米纤维，静电/气流喷涂在纳米纤维表面涂层，即得带有表面涂层的聚氨酯纳米纤维膜。

7、优选的，所述防水剂a和防水剂b分别为氟碳防水剂、有机硅防水剂、羟甲基三聚氰胺衍生物类防水剂、脂肪酸金属盐类疏水剂中的一种，所述防水剂a在静电纺丝原液和防水剂b在静电/气流喷涂原液中的浓度分别为1wt％～4wt％。

8、优选的，所述盐类物质为无机盐或有机盐，所述无机盐为无水氯化锂、无水氯化镁、氯化钠中的一种，所述有机盐为季铵盐、醋酸钠中的一种，所述盐类物质在静电纺丝原液中的浓度为0.001wt％～0.05wt％。

9、优选的，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜，n,n-二甲基乙酰胺、乙醇中的一种。

10、优选的，所述粘合聚合物为聚乙烯醇缩丁醛酯、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯、醇溶性尼龙、醇溶性聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯乳液中的一种，其静电/气流喷涂原液中的浓度为1wt％～20％。

11、优选的，所述静电纺丝原液中热塑性聚氨酯的浓度为6wt％～30wt％。

12、优选的，静电纺丝的参数为：电压15kv～50kv,针头与接收器之间的距离为10cm～30cm，注射速度为0.1ml/h～2.0ml/h，纺丝针头内径为0.1mm～3mm；

13、静电/气流喷涂的参数为：电压0～20kv，针头与接收器接收距离为5cm～20cm，注射速度为0.1ml/h～10ml/h，静电/气流喷嘴为同轴结构，内管内径为0.1mm～1mm，外管内径为0.8mm～5mm，气流压力为40kpa～80kpa。

14、优选的，还包括将制备的聚氨酯纳米纤维膜进行热处理，热处理温度为60℃～80℃，烘干时间为5min～30min。

15、相应的，上述制备方法制备得到的聚氨酯纳米纤维膜。

16、本发明具备以下有益效果：

17、1.本发明通过结合静电纺丝技术和静电/气流喷涂技术在纳米纤维之间构建交联结构，防止纤维在受力时发生移动，提高了纳米纤维膜的机械性能，同时在纳米纤维表面覆盖了一层均匀的疏水涂层，能够缩小纳米纤维膜孔径，提高纳米纤维膜的疏水性以及静水压，使得纳米纤维膜具有更好的防水性能。

18、2.本发明通过静电纺丝和静电/气流喷涂工艺制备了聚氨酯纳米纤维防水透湿膜：一步法制备的聚氨酯纳米纤维防水透湿膜，不需要经过后整理，工艺简单，制备过程不产生废液；而且，纳米纤维直径与形貌，疏水涂层的组成与厚度，可以分别控制。

技术特征：

1.一种聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述防水剂a和防水剂b分别为氟碳防水剂、有机硅防水剂、羟甲基三聚氰胺衍生物类防水剂、脂肪酸金属盐类疏水剂中的一种，所述防水剂a在静电纺丝原液和防水剂b在静电/气流喷涂原液中的浓度分别为1wt％～4wt％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述盐类物质为无机盐或有机盐，所述无机盐为无水氯化锂、无水氯化镁、氯化钠中的一种，所述有机盐为季铵盐、醋酸钠中的一种，所述盐类物质在静电纺丝原液中的浓度为0.001wt％～0.05wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜，n,n-二甲基乙酰胺、乙醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述粘合聚合物为聚乙烯醇缩丁醛酯、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯、醇溶性尼龙、醇溶性聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯乳液中的一种，其在静电/气流喷涂原液中的浓度为1wt％～20％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝原液中热塑性聚氨酯的浓度为6wt％～30wt％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：静电纺丝的参数为：电压15kv～50kv,针头与接收器之间的距离为10cm～30cm,,注射速度为0.1ml/h～2.0ml/h，纺丝针头内径为0.1mm～3mm；

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括将制备的聚氨酯纳米纤维膜进行热处理，热处理温度为60℃～80℃，烘干时间为5min～30min。

9.根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的聚氨酯纳米纤维膜。

技术总结
本发明涉及纤维膜技术领域，具体涉及一种聚氨酯纳米纤维膜及其制备方法。具体技术方案为：包括以下步骤：(1)将防水剂A和盐类物质分散在有机溶剂中，经过搅拌得到均匀的溶液，再将热塑性聚氨酯分散在配好的溶液中制备成静电纺丝原液；(2)将防水剂B和粘合聚合物分散在有机溶剂或水中，制备成静电/气流喷涂原液；(3)静电纺丝原液和静电/气流喷涂原液同时进行静电纺丝和静电/气流喷涂，即得聚氨酯纳米纤维膜。本发明通过结合静电纺丝技术和静电/气流喷涂技术在纳米纤维之间构建交联结构，防止纤维在受力时发生移动，提高了纳米纤维膜的机械性能，同时在纳米纤维表面覆盖了一层均匀的疏水涂层，使得纳米纤维膜具有更好的防水性能。

技术研发人员：牛海涛,邢小伟,周华
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16