一种功能性环保无纺布及其制备方法与流程

本发明属于纺织面料技术领域。更具体地，涉及一种功能性环保无纺布及其制备方法。

背景技术：

纤维的表面改性和涂层处理是一种可以直接赋予纤维及织物功能性的方法，随着新技术的应用，表面改性使传统植物具有良好的导热性、导电性、超疏水性、电磁屏蔽、紫外线防护等多种功能。同时，为了达到预期的功能，常用金属纳米颗粒、各种高分子材料和碳纳米材料等功能性材料来制备表面改性的多功能织物。而在这些材料中石墨烯或氧化石墨烯被认为是纤维改性领域中最具有发展潜力的材料。

作为一种新型二维纳米材料，石墨烯在各方面都表现出优异的性能，极大的理论比表面积(2600㎡/g)，良好的机械稳定性，高载流子迁移率(1.5×10⁵cm²/(v·s))，优异的电热性能和环境稳定性使其成为一种理想的改性材料。

石墨烯及其衍生物已成为制备柔性功能纺织品的理想纳米材料。然而，传统的表面改性方法，如浸渍涂层、热压干燥或层层自组装等，对疏水性织物或纤维的改性效果较差。此外，由于得到的改性纤维表面负载率低、耐水性差，限制了石墨烯在纤维表面改性中的进一步发展。

因此，在无纺布采用石墨烯或氧化石墨烯对其进行功能化处理时，如何保障石墨烯或氧化石墨烯可以在无纺布表面良好的均匀、有效沉积；且在产品使用过程中，如何避免表面石墨烯或氧化石墨烯的稳定，避免其发生脱离，对于本领域技术人员来说，是亟待解决的技术难题之一。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有无纺布产品在进行功能化改性时，采用石墨烯或氧化石墨烯进行沉积，容易发生脱离，导致功能化改性持效性不足的缺陷和不足，提供一种功能性环保无纺布及其制备方法。

本发明的目的是提供一种功能性环保无纺布。

本发明另一目的是提供一种功能性环保无纺布的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种功能性环保无纺布，包括无纺布基材层和功能性涂层；

所述无纺布基材层和功能性涂层间设置有过渡层；

所述过渡层中包括纳米粉体；

所述纳米粉体至少部分或全部嵌入无纺布基材层中；

所述功能性涂层中包括氧化石墨烯。

上述技术方案通过在无纺布基材层表面嵌入纳米粉体，以形成中间过渡层，首先，嵌入无纺布基材中的纳米粉体可以牢固地固定在无纺布基材的孔隙中，不容易发生脱离，而又由于纳米粉体颗粒尺寸小，比表面积大，表面能高，因此具有较强的吸附性能，可以有效的吸附固定功能性涂层，避免功能性涂层中的氧化石墨烯发生脱离。

优选地，所述氧化石墨烯层间嵌入有纳米金属粉体。

上述技术方案通过进一步在氧化石墨烯层间嵌入纳米金属粉体，使得其中的纳米金属粉体和过渡层中的纳米粉体之间可以形成较强的相互作用，从而进一步提升氧化石墨烯与过渡层之间的吸附作用力，避免其与无纺布基材层之间发生脱离。

优选地，所述纳米粉体为纳米磁性粉体。

优选地，所述纳米磁性粉体为纳米四氧化三铁粉体。

优选地，所述纳米金属粉体为纳米铁粉。

上述技术方案通过更进一步的在氧化石墨烯层间嵌入具有磁性的纳米四氧化三铁粉体，四氧化三铁粉体的纳米化，不仅可以实现在氧化石墨烯层间的有效分布，同时可以与过渡层中的纳米铁粉之间形成磁性相互作用，进一步提升了功能性涂层与无纺布基材层之间的吸附力，另外，磁性粉体的引入，使无纺布的功能更为丰富。

优选地，所述功能性涂层中还包括pvdf树脂；所述pvdf树脂和所述氧化石墨烯的质量比为5：1-10：1。

上述技术方案在功能化涂层中引入具有良好粘结强度的pvdf树脂，提升表面涂层的内聚强度。

一种功能性环保无纺布的制备方法，具体制备步骤包括：

功能性涂层浆料的配制：

将pvdf树脂和氧化石墨烯按质量比为5：1-10：1取料，再加入pvdf质量5-10倍的溶剂，分散均匀，得功能性涂层浆料；

过渡层的形成：

将纳米粉体通过等离子发生器喷射到无纺布基材层表面，以使纳米粉体至少部分或全部嵌入无纺布基材层中；

产品的制备：

将功能性涂层浆料涂覆于过渡层表面，控制功能性涂层浆料干膜厚度为5-50μm，即得功能性环保无纺布。

上述技术方案通过等离子发生器将纳米粉体以冲击形成嵌入到无纺布基材层表面，在冲击过程中，在无纺布基材表面形成孔隙，并有效嵌入其中，一方面，利用了等离子发生器的能量，在冲击过程中可以使得纳米粉体进一步细化，表面活性更高，吸附能力更强；另一方面，可使细化的纳米粉体有效嵌入无纺布基材层表面形成过渡层，且过渡层与基材层之间也形成牢固的物理锚定结合。

优选地，所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯，所述改性氧化石墨烯的制备过程为：

将氧化石墨烯和水按质量比为1：10-1：15超声分散后，得分散液，随后于惰性气体保护状态下，加入氧化石墨烯质量1-3％的多巴胺，继续超声分散后，再加入分散液质量10-20％的金属盐溶液，微波超声反应1-3h后，抽滤，洗涤和干燥，得改性氧化石墨烯。

优选地，所述金属盐溶液为铁盐溶液；所述铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化铁、硫酸铁、硝酸铁中的任意一种。

优选地，所述纳米粉体为纳米磁性粉体；所述纳米磁性粉体为纳米四氧化三铁粉体。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过采用氧化石墨烯对无纺布基材进行功能化，另外通过在两者之间设计中间的过渡层，将过渡层以物理锚定的形式与无纺布基材层结合，再利用粉体之间的相互作用力来提升过渡层和功能性涂层之间的吸附力，避免其发生脱离；

(2)发明技术方案通过进一步引入磁性粉体，提升功能化效果的同时，使得过渡层和功能性涂层之间还可以由于磁性粉体之间的磁吸作用，进一步提升相互作用力。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

改性氧化石墨烯的制备：

将氧化石墨烯和水按质量比为1：10混合后，于超声频率为60khz，温度为55℃条件下，超声分散30min，得分散液，随后于氮气气体保护状态下，向分散液中加入氧化石墨烯质量1％的多巴胺，继续超声分散30min后，再加入分散液质量10％的质量分数为5％的金属盐溶液，于微波功率为300w，超声频率为45khz条件下，微波超声反应1h后，抽滤，洗涤和干燥，得改性氧化石墨烯；所述金属盐溶液为铁盐溶液；所述铁盐为氯化亚铁；

功能性涂层浆料的配制：

将pvdf树脂和改性氧化石墨烯按质量比为5：1取料，再加入pvdf质量5倍的溶剂nmp，用搅拌器以600r/min转速，于温度为45℃条件下，恒温搅拌分散1h，出料，得功能性涂层浆料；

过渡层的形成：

将纳米粉体通过等离子发生器喷射到无纺布基材层表面，以使纳米粉体至少部分或全部嵌入无纺布基材层中，形成厚度为无纺布基材层厚度10％的过渡层；所述纳米粉体为纳米磁性粉体；所述纳米磁性粉体为纳米四氧化三铁；

产品的制备：

将功能性涂层浆料涂覆于过渡层表面，控制功能性涂层浆料干膜厚度为5μm，待涂覆完成后，干燥，即得功能性环保无纺布。

实施例2

改性氧化石墨烯的制备：

将氧化石墨烯和水按质量比为1：12混合后，于超声频率为70khz，温度为60℃条件下，超声分散50min，得分散液，随后于氮气气体保护状态下，向分散液中加入氧化石墨烯质量2％的多巴胺，继续超声分散50min后，再加入分散液质量15％的质量分数为8％的金属盐溶液，于微波功率为400w，超声频率为50khz条件下，微波超声反应2h后，抽滤，洗涤和干燥，得改性氧化石墨烯；所述金属盐溶液为铁盐溶液；所述铁盐为氯化铁；

功能性涂层浆料的配制：

将pvdf树脂和改性氧化石墨烯按质量比为8：1取料，再加入pvdf质量8倍的溶剂nmp，用搅拌器以800r/min转速，于温度为48℃条件下，恒温搅拌分散2h，出料，得功能性涂层浆料；

过渡层的形成：

将纳米粉体通过等离子发生器喷射到无纺布基材层表面，以使纳米粉体至少部分或全部嵌入无纺布基材层中，形成厚度为无纺布基材层厚度15％的过渡层；所述纳米粉体为纳米磁性粉体；所述纳米磁性粉体为纳米四氧化三铁；

产品的制备：

将功能性涂层浆料涂覆于过渡层表面，控制功能性涂层浆料干膜厚度为30μm，待涂覆完成后，干燥，即得功能性环保无纺布。

实施例3

改性氧化石墨烯的制备：

将氧化石墨烯和水按质量比为1：15混合后，于超声频率为80khz，温度为65℃条件下，超声分散60min，得分散液，随后于氮气气体保护状态下，向分散液中加入氧化石墨烯质量3％的多巴胺，继续超声分散60min后，再加入分散液质量20％的质量分数为10％的金属盐溶液，于微波功率为500w，超声频率为60khz条件下，微波超声反应3h后，抽滤，洗涤和干燥，得改性氧化石墨烯；所述金属盐溶液为铁盐溶液；所述铁盐为硝酸亚铁；

功能性涂层浆料的配制：

将pvdf树脂和改性氧化石墨烯按质量比为10：1取料，再加入pvdf质量10倍的溶剂nmp，用搅拌器以1000r/min转速，于温度为50℃条件下，恒温搅拌分散3h，出料，得功能性涂层浆料；

过渡层的形成：

将纳米粉体通过等离子发生器喷射到无纺布基材层表面，以使纳米粉体至少部分或全部嵌入无纺布基材层中，形成厚度为无纺布基材层厚度20％的过渡层；所述纳米粉体为纳米磁性粉体；所述纳米磁性粉体为纳米四氧化三铁；

产品的制备：

将功能性涂层浆料涂覆于过渡层表面，控制功能性涂层浆料干膜厚度为50μm，待涂覆完成后，干燥，即得功能性环保无纺布。

对比例1

改性氧化石墨烯的制备：

将氧化石墨烯和水按质量比为1：10混合后，于超声频率为60khz，温度为55℃条件下，超声分散30min，得分散液，随后于氮气气体保护状态下，向分散液中加入氧化石墨烯质量1％的多巴胺，继续超声分散30min后，再加入分散液质量10％的质量分数为5％的金属盐溶液，于微波功率为300w，超声频率为45khz条件下，微波超声反应1h后，抽滤，洗涤和干燥，得改性氧化石墨烯；所述金属盐溶液为铁盐溶液；所述铁盐为氯化亚铁；

功能性涂层浆料的配制：

将pvdf树脂和改性氧化石墨烯按质量比为5：1取料，再加入pvdf质量5倍的溶剂nmp，用搅拌器以600r/min转速，于温度为45℃条件下，恒温搅拌分散1h，出料，得功能性涂层浆料；

产品的制备：

将功能性涂层浆料涂覆于无纺布基材层表面，控制功能性涂层浆料干膜厚度为5μm，待涂覆完成后，干燥，即得功能性环保无纺布。

对比例2

本对比例相比于实施例1而言，采用硝酸铝溶液替代氯化亚铁溶液，其余条件保持不变。

对实施例1-3及对比例1-2所得产品进行性能测试，具体测试方式和测试结果如下所述：

将上述产品裁剪为尺寸为20cm×10cm，用水冲洗3次后，浸泡于去离子水中，并加入5g十二烷基苯磺酸钠，搅拌溶解后，于室温条件下，持续浸泡10d，待浸泡结束后，用水冲洗3次，收集冲洗液，将其与对应浸泡后的水分合并，并浓缩干燥至恒重，称量残留物的重量，残留物越多，说明脱离的物质越多，具体测试结果如表1所示：

表1：产品性能测试结果

由表1测试结果可知，本发明所得产品在长时间的表面活性剂的水溶液浸泡过程中，仅只有少量无纺布纤维脱落，并未出现明显的其余粉末状碎料，说明表面的功能性涂层粘附牢固，未出现明显脱落。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除