[发明专利]一种防水透湿纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防水透湿纳米纤维膜及其制备方法，其制备方法包括：将TPU溶于DMAc和丙酮的混合溶液中，加入改性硼酸，搅拌均匀，得到TPU纺丝液；将PTFE逐步加入到TPU纺丝液中，搅拌均匀，加入氯化锂，待混合均匀后逐步加入石墨烯，混合均匀后得到TPU/PTFE纺丝液；调整温湿度，将纺丝溶液装入注射器中，设置静电纺丝机参数，进行静电纺丝，制得防水透湿纳米纤维膜。本发明制得防水透湿纳米纤维膜具有良好的防风防水性能，且具有良好的透气排湿性，且其力学性能也在一个合适的范围内，断裂伸长率≥205.6％、拉伸强度≥25.06Mpa、耐水压≥12312.7mmH₂O、透湿度≥25432.1g/m²·d、透气性≥2.98mm/s、水接触角≥169.4°，可以用于T恤衫、冲锋衣等服装用品，还可以用于鞋帽、医护用品等多种领域。

技术领域

本发明涉及防水透湿膜领域，尤其是涉及一种防水透湿纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

防水透湿织物利用水蒸气分子和水分子的巨大差异设法在织物上形成某种“孔”，使孔径的大小介于水滴和水蒸气分子之间，则可以使织物只允许水蒸气分子通过，而阻止水滴透过，从而使织物既具有防水功能，又具有良好的透湿效果。它是世界纺织业不断向高档次发展的集防水、透湿、防风和保暖性能于一体的、独具特色的织物，这种主要用于功能性服装的织物既能抵御雨水和寒风的入侵，保护肌体；同时又能让人体的汗液、汗气及时排出，从而使人体保持干爽和温暖,具有广阔的发展前景。

在现有的技术中，防水透湿织物多采用热塑性聚氨酯(TPU)膜或聚四氟乙烯(PTFE)膜作为主要的基体材料制备而成。

聚四氟乙烯微孔薄膜层以聚四氟乙烯树脂为原料，经拉伸形成的微孔薄膜，由于PTFE薄膜是依靠微孔实现透湿功能的，多孔的结构容易使表面在洗涤或干活时受油污、汗液、洗涤剂和表面活性剂的沾污，致使防水性下降。继多微孔PTFE复合织物后，亲水型防水透湿织物也推出了市场。亲水型透气透湿织物是利用热塑性聚氨酯的特殊分子结构，由亲水性的基团将水分子逐一递出去，达到高透湿性的目的。聚氨酯薄膜还具有耐水解性好、不具有微孔结构，雨水风雪不能渗入，防水性能好。但实际生产中发现，聚氨酯膜防水透湿性能还是在中低水平，耐水压与透湿度之间的矛盾解决得不是很好，膜的性能偏低，特别是体现穿着舒适性的透湿性能都不是很高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种防水透湿纳米纤维膜及其制备方法，制得防水透湿纳米纤维膜防水和透湿性能好，且具有较好的力学强度。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种防水透湿纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将TPU溶于DMAc和丙酮的混合溶液中，加入改性硼酸，搅拌均匀，得到TPU纺丝液；

(2)将PTFE逐步加入到TPU纺丝液中，搅拌均匀，加入氯化锂，待混合均匀后逐步加入石墨烯，混合均匀后得到TPU/PTFE纺丝液；

(3)调整温湿度，将TPU/PTFE纺丝液装入注射器中，设置静电纺丝机参数，进行静电纺丝，制得防水透湿纳米纤维膜。

进一步地，所述TPU与DMAc和丙酮的混合溶液质量比为10～20:400，所述改性硼酸与DMAc和丙酮的混合溶液质量比为0.1～1:400，所述DMC和丙酮的混合溶液中DMAc与丙酮的体积比是3:1。

进一步地，所述改性硼酸通过以下方法制得：将10～15重量份硼酸、10～20重量份硅烷偶联剂和1～5重量份乳化剂在50℃反应3h，得到改性硼酸。

进一步地，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570的一种或多种；所述乳化剂为脂肪酸单甘油酯、月桂酸甘油酯、丙二醇脂肪酸酯的一种或多种。

进一步地，所述TPU与所述PTFE的质量比是15～25:100。