一种纳米渔网结构防水透湿膜及其制备方法和应用

本发明涉及静电纺丝功能材料，尤其是涉及一种纳米渔网结构防水透湿膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在现代高性能防护服装领域，防水透湿膜作为关键材料，扮演着防水和透湿的双重角色。其设计准则着重于小孔径和高孔隙率，以有效阻止液态水渗透，同时快速排除体表汗液湿气，确保穿戴者在潮湿环境中保持干燥和舒适。静电纺丝工艺是制备纳米纤维膜的有效方法，相较于传统纤维材料，其在一定程度上降低了纤维材料的孔径，从而提升了防水性能。然而，目前现有技术已存在的如静电喷射纳米蛛网防水透湿膜、蛛网结构混纺防水透湿膜、含有氟化石墨烯的防水透湿复合织物、热湿舒适性纳米纤维防水透湿膜等，这些膜的孔径相对较大，限制了其进一步提升的空间，耐水压难以进一步提升，严重限制了其在滑雪服，冲锋衣，野战军服，消防服等高端防护领域的应用。

2、因此，需提供一种具有高孔隙率小孔径同时还具有高防水透湿性能的防水透湿膜以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种纳米渔网结构防水透湿膜，具备高孔隙率和更小孔径，高孔隙率能保证水蒸气的快速传导，小孔径能更高效阻止液态水的渗透，在保证高透湿性能的基础上有效提升了纳米纤维膜的防水性能。

2、本发明还提供了上述纳米渔网结构防水透湿膜的制备方法。

3、本发明还提供了上述纳米渔网结构防水透湿膜的应用。

4、本发明的第一方面提供了纳米渔网结构防水透湿膜，所述纳米渔网结构防水透湿膜包括纳米纤维基底层和附着在所述纳米纤维基底层上的纳米渔网层；所述纳米纤维基底层由聚合物a制备的纳米纤维膜组成；所述纳米渔网层由聚合物c相分离形成；所述纳米纤维基底层的厚度为30～100μm。

5、根据本发明第一方面实施例的纳米渔网结构防水透湿膜，至少具有如下有益效果：

6、本发明所述的纳米渔网结构防水透湿膜具有由纳米纤维基底层和纳米渔网层组成，具备高孔隙率和更小孔径，高孔隙率能保证水蒸气的快速传导，小孔径能更高效阻止液态水的渗透，综合防水透湿性能优于市场中聚乙烯非织造布、聚四氟乙烯双向拉伸膜、聚氨酯薄膜等相关产品。本发明所述的纳米渔网结构防水透湿膜的耐水压≥125kpa，低湿环境透湿为≥12600g/m2/d。

7、根据本发明的一些实施方式，所述聚合物a包括醇溶性聚酰胺、醇溶性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-醇酸共聚物中的至少一种。

8、根据本发明的一些实施方式，所述聚合物c包括聚偏氟乙烯、氟化聚氨酯、氟化聚丙烯酸和聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。

9、本发明的第二方面提供了上述纳米渔网结构防水透湿膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

10、s1、采用静电纺丝工艺在接收基材尚制备所述纳米纤维膜；

11、s2、将步骤s1纳米纤维膜浸渍于聚合物c溶液中，置于超纯水中，通过非溶剂诱导相分离形成所述纳米渔网层；

12、s3、将经过步骤s2处理的复合纤维膜进行热处理，得到所述纳米渔网结构防水透湿膜。

13、根据本发明第二方面实施例的纳米渔网结构防水透湿膜，至少具有如下有益效果：

14、本发明的制备方法中采用聚合物c溶液对纳米纤维膜进行浸渍处理，使得纳米纤维膜表面被聚合物c稀溶液均匀包覆，将浸渍工艺处理后的纳米纤维膜放置于超纯水中，非溶剂诱导聚合物c相分离形成纳米渔网结构，降低纳米纤维膜的孔径，对复合纤维膜进行热处理，高温诱导聚合物c疏水链段迁移至纤维表面，使复合膜表现出疏水效果，最终获得纳米渔网结构防水透湿膜。

15、本发明的制备方法中基于非溶剂诱导相分离工艺在纳米纤维膜表面构筑纳米渔网结构，通过超纯水促使疏水聚合物稀溶液中聚合物析出形成小孔结构层，有效降低了纳米纤维膜的孔径，高温诱导疏水链段迁移，在保证复合膜材料优异透湿性能前提下提升其防水性能。

16、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述采用静电纺丝为溶液静电纺丝；

17、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝的溶剂选自乙醇、丙酮、二氯甲烷中的至少一种。

18、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝的溶液浓度满足：聚合物a的质量分数为1～10％。

19、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝的纺丝溶液供给速度为0.1～5ml/h。

20、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝的接收距离为5～40cm。

21、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述静电纺丝的电压为3～50kv。

22、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述接收基材包括熔喷非织造布、铜网、机织布料、格拉辛离型纸和非织造布中的至少一种。

23、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述聚合物c溶液的溶剂选自n-n二甲基甲酰胺、n-n二甲基乙酰胺和醋酸中的至少一种。

24、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述聚合物c溶液的质量分数为1～10％。

25、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述浸渍处理的时间为10～30min。

26、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述浸渍处理的温度为10～60℃。

27、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述浸渍处理还包括在室温下垂放10～30min。

28、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述超纯水的温度为20～50℃。

29、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述置于超纯水中处理的时间为1～30min。

30、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述热处理的时间为10～60min。

31、根据本发明的一些实施方式，步骤s3中，所述热处理的温度为70～160℃。

32、本发明的第三方面提供了上述纳米渔网结构防水透湿膜和上述制备方法制得的纳米渔网结构防水透湿膜在功能性防护服装领域中的应用。

33、根据本发明第三方面实施例的碳纳米管/纳米纤维复合膜的应用，至少具有如下有益效果：

34、本发明的纳米渔网结构防水透湿膜成型工艺简单，成本低廉，具备高孔隙率和更小孔径，高孔隙率能保证水蒸气的快速传导，小孔径能更高效阻止液态水的渗透，综合防水透湿性能优于市场中聚乙烯非织造布、聚四氟乙烯双向拉伸膜、聚氨酯薄膜等相关产品。有望在滑雪服，冲锋衣，野战军服，消防服等高端防护领域应用。

35、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种纳米渔网结构防水透湿膜，其特征在于，所述纳米渔网结构防水透湿膜包括纳米纤维基底层和附着在所述纳米纤维基底层上的纳米渔网层；所述纳米纤维基底层由聚合物a制备的纳米纤维膜组成；所述纳米渔网层由聚合物c相分离形成；所述纳米纤维基底层的厚度为30～100μm。

2.根据权利要求1所述的纳米渔网结构防水透湿膜，其特征在于，所述聚合物a包括醇溶性聚酰胺、醇溶性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-醇酸共聚物中的至少一种；优选地，所述聚合物c包括聚偏氟乙烯、氟化聚氨酯、氟化聚丙烯酸和聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。

3.一种如权利要求1～2任一项所述的纳米渔网结构防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述采用静电纺丝为溶液静电纺丝；

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述静电纺丝的纺丝溶液供给速度为0.1～5ml/h；优选地，步骤s1中，所述静电纺丝的接收距离为5～40cm；优选地，步骤s1中，所述静电纺丝的电压为3～50kv；优选地，步骤s1中，所述接收基材包括熔喷非织造布、铜网、机织布料、格拉辛离型纸和非织造布中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述聚合物c溶液的溶剂选自n-n二甲基甲酰胺、n-n二甲基乙酰胺和醋酸中的至少一种；优选地，步骤s2中，所述聚合物c溶液的质量分数为1～10％。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述浸渍处理的时间为10～30min；优选地，步骤s2中，所述浸渍处理的温度为10～60℃；优选地，步骤s2中，所述浸渍处理还包括在室温下垂放10～30min。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述超纯水的温度为20～50℃；优选地，步骤s2中，所述置于超纯水中处理的时间为1～30min。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述热处理的时间为10～60min；优选地，步骤s3中，所述热处理的温度为70～160℃。

10.一种如权利要求1～2任一项所述的纳米渔网结构防水透湿膜和如权利要求3～9任一项制备方法制得的纳米渔网结构防水透湿膜在功能性防护服装领域中的应用。

技术总结
本发明公开了一种纳米渔网结构防水透湿膜及其制备方法和应用，属于静电纺丝功能材料技术领域技术领域。本发明所述纳米渔网结构防水透湿膜包括纳米纤维基底层和附着在所述纳米纤维基底层上的纳米渔网层；所述纳米纤维基底层由聚合物A制备的纳米纤维膜组成；所述纳米渔网层由聚合物C相分离形成；所述纳米纤维基底层的厚度为30～100μm。本发明与静电纺丝纳米纤维膜相比，该复合膜具备高孔隙率和更小孔径，高孔隙率能保证水蒸气的快速传导，小孔径能更高效阻止液态水的渗透，在保证高透湿性能的基础上有效提升了纳米纤维膜的防水性能，在冲锋衣、滑雪服、野战军服等防护服装领域具有巨大的应用前景。

技术研发人员：余西,周强,方健辉,叶金林,杜学贤,于跃,吴文秀,颜鸾仪,王利环,闫建华,王先锋,于晖
受保护的技术使用者：五邑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4