CN105968532A - 一种纳米防水透气膜及其制备方法 - Google Patents

一种纳米防水透气膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纳米防水透气膜，包括以下重量百分比的原料：高压聚乙烯30～35％，线性聚乙烯15～20％，聚乳酸12～18％，羟乙基纤维素2～6％，淀粉11～16％，纳米二氧化钛0.6～0.8％，卵磷脂10～15％，正硅酸乙酯2～5％，2‑羟基丁二酸3～8％，聚乙烯醇10～15％，增塑剂2～10％，润滑剂2～10％。结合本发明提供的制备方法，能够生产出具有防水透气功能的纳米膜，使其不仅具有优良的防水性能，同时有着非常好的透气效果，而且生产出来的纳米膜质地轻薄，触感柔软，拉伸强度高，适合作为卫生用品用表面材料。

Description

一种纳米防水透气膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种卫生用品专用防水透气材料，特别是一种纳米防水透气膜及其制备方法。
背景技术
随着社会的不断发展及人们生活需求的提高，防水透气膜在卫生用品中起着至关重要的作用。例如卫生巾类卫生用品，作为一种对液体具吸收力的女性专用护理产品，其表层材料的性能直接影响了使用者的体验。现有的普通卫生巾表面都会设计为吸水结构，以便女性生理期使用卫生巾时对体液快速吸收，为了体液不会溢出而污染内裤，普通卫生巾的背面为防水结构，透气性差，因而女性在使用的时候常伴随有潮闷等症状发生，舒适性差。
为了达到既防水同时又透气的目的，现有卫生用品采用了市面上所谓的防水透气膜产品，其原理为：当水为液态状态时，由于表面张力的作用(水分子之间互相“拉扯抗衡”)，水分子不能顺利脱离而渗透到另一侧，也就防止了水的渗透发生，而空气分子非常细小，其可以顺利渗透具有微孔的膜到另一侧，从而发生透气现象，使防水膜有了透气的功能。
防水透气膜的关键是微孔的大小及数量，目前世界范围内所用卫生用品防水膜都是一种透气效果几乎没有的聚乙烯薄膜，说是透气，但其多数都是高温高湿高压的状态下才能实现微量透气，在实际使用中根本无法解决卫生用品的闷气问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种纳米防水透气膜及其制备方法，所制备的防水透气膜不仅具有优良的防水性能，同时有着非常好的透气效果，可以轻松实现微压下的透气。
本发明的另一个目的是提供一种具有长效抗菌性能的防水透气膜。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明首先提供一种纳米防水透气膜，包括以下重量百分比的原料：高压聚乙烯30～35％，线性聚乙烯15～20％，聚乳酸12～18％，羟乙基纤维素2～6％，淀粉11～16％，纳米二氧化钛0.6～0.8％，卵磷脂10～15％，正硅酸乙酯2～5％，2-羟基丁二酸3～8％，聚乙烯醇10～15％，增塑剂2～10％，润滑剂2～10％。
优选的，所述增塑剂热塑性弹性体。
优选的，所述润滑剂为氯化聚乙烯。
本发明还提供一种上述纳米防水透气膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤【1】将相应重量份的纳米二氧化钛颗粒加入无水乙醇中，在室温下以超声波分散20～30分钟，使纳米二氧化钛充分分散，形成乙醇分散系；将卵磷脂、正硅酸乙酯、2-羟基丁二酸加入到8～12mL的氯仿/乙醇混合溶剂，待充分溶解混合后加入到所述乙醇分散体系中，然后在大约30℃条件下继续超声0.5-1.5小时，35℃条件下将溶剂蒸干的产物A，然后将淀粉加入到去离子水中调成淀粉溶液，将所述产物A加入到淀粉溶液中，在氮气环境中于大约30℃条件下搅拌30min，在室温下密闭放置4小时后，继续超声0.5-1.5小时，将产物离心分离，30-35℃下真空干燥0.5-2小时，得核/壳结构颗粒。
步骤【2】将高压聚乙烯、线性聚乙烯及聚乳酸加入到搅拌机中搅拌，搅拌温度为60～75℃，搅拌时间为30～45分钟，然后加入羟乙基纤维素、聚乙烯醇，增塑剂，润滑剂，升温至100～110℃，继续搅拌1小时，采用排气式双螺杆造粒机造粒，其中加料温度为65～75℃，中间塑化段温度为100～110℃，机头温度为110～115℃，口模温度为118～125℃，经挤出切粒后制得纺丝聚合物。
步骤【3】将制得的纺丝聚合物在高温高压空气条件下进行熔融静电纺丝，经接收板接收后获得直径为10～200nm的纳米纤维；
步骤【4】将制得的纳米纤维与所述核/壳结构颗粒混合均匀后摊铺成一定厚度的膜层，然后在40～50℃下进行热压，热压后在80℃下经红外线烘干设备对膜层进行烘干，最终制得所述纳米防水透气膜。
优选的，所述乙醇分散系A中纳米二氧化钛的重量百分比为10～50％。
优选的，所述氯仿/乙醇混合溶剂中氯仿与乙醇的体积比为2:1。
优选的，所述步骤【3】中高温高压空气的温度为350℃～380℃之间，气压在0.3～0.5MPa，流量达到0.4m3～0.6m3/min。
优选的，步骤【4】中膜层的摊铺厚度为1～3mm。
优选的，步骤【4】中热压前加入一半量的核/壳结构颗粒，热压后再将另一半量的核/壳结构颗粒均匀散布在热压后的膜层上，然后进行所述的烘干操作。
本发明的积极效果：本发明制备方法简单，反应条件温和，实验原料价格低廉，核壳结构的纳米颗粒在纳米纤维核膜层稳定分散，该核壳结构颗粒携载纳米二氧化钛，在对细菌或微生物具有一定吸附能力的同时，其携载的纳米二氧化钛对吸附的细菌也具有杀菌能力，且抗菌持续时间长。本发明的防水透气膜加工工艺，能够生产出具有防水透气功能的纳米膜，有10～200nm的纤维状微孔结构，使其不仅具有优良的防水性能，同时有着非常好的透气效果，可以轻松实现微压下的透气，而且生产出来的纳米膜质地轻薄，触感柔软，拉伸强度高，适合作为卫生用品用表面材料。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细说明。
实施例1
本发明优选实施例1提供一种纳米防水透气膜，其原料组分如表1所示，其中所述增塑剂热塑性弹性体，所述润滑剂为氯化聚乙烯。
上述纳米防水透气膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤【1】将相应重量份的纳米二氧化钛颗粒加入无水乙醇中，在室温下以超声波分散20～30分钟，使纳米二氧化钛充分分散，形成乙醇分散系；将卵磷脂、正硅酸乙酯、2-羟基丁二酸加入到8～12mL的氯仿/乙醇混合溶剂，待充分溶解混合后加入到所述乙醇分散体系中，然后在大约30℃条件下继续超声0.5-1.5小时，35℃条件下将溶剂蒸干的产物A，然后将淀粉加入到去离子水中调成淀粉溶液，将所述产物A加入到淀粉溶液中，在氮气环境中于大约30℃条件下搅拌30min，在室温下密闭放置4小时后，继续超声0.5-1.5小时，将产物离心分离，30-35℃下真空干燥0.5-2小时，得核/壳结构颗粒。
步骤【2】将高压聚乙烯、线性聚乙烯及聚乳酸加入到搅拌机中搅拌，搅拌温度为60～75℃，搅拌时间为30～45分钟，然后加入羟乙基纤维素、聚乙烯醇，增塑剂，润滑剂，升温至100～110℃，继续搅拌1小时，采用排气式双螺杆造粒机造粒，其中加料温度为65～75℃，中间塑化段温度为100～110℃，机头温度为110～115℃，口模温度为118～125℃，经挤出切粒后制得纺丝聚合物。
步骤【3】将制得的纺丝聚合物在高温高压空气条件下进行熔融静电纺丝，经接收板接收后获得直径为10～200nm的纳米纤维；
步骤【4】将制得的所有纳米纤维与制得的全部量的所述核/壳结构颗粒混合均匀后摊铺成一定厚度的膜层，然后在40～50℃下进行热压，热压后在80℃下经红外线烘干设备对膜层进行烘干，最终制得所述纳米防水透气膜。
所述乙醇分散系A中纳米二氧化钛的重量百分比为10～50％。
所述氯仿/乙醇混合溶剂中氯仿与乙醇的体积比为2:1。
所述步骤【3】中高温高压空气的温度为350℃～380℃之间，气压在0.3～0.5MPa，流量达到0.4m3～0.6m3/min。
步骤【4】中膜层的摊铺厚度为1～3mm。
实施例2
本发明优选实施例2提供一种纳米防水透气膜，其原料组分如表1所示，其中所述增塑剂热塑性弹性体，所述润滑剂为氯化聚乙烯。
上述纳米防水透气膜的制备方法，步骤【1】至步骤【3】同实施例1，其步骤【4】为：将制得的所有纳米纤维与制得的一半量的所述核/壳结构颗粒混合均匀后摊铺成一定厚度的膜层，然后在40～50℃下进行热压，热压后再将另一半量的核/壳结构颗粒均匀散布在热压后的膜层上，然后在80℃下经红外线烘干设备对膜层进行烘干，最终制得所述纳米防水透气膜。
实施例3
本发明优选实施例3提供一种纳米防水透气膜，其原料组分如表1所示，制备方法同实施例1。
实施例4
本发明优选实施例3提供一种纳米防水透气膜，其原料组分如表1所示，制备方法同实施例2。
实施例5
本发明优选实施例5提供一种纳米防水透气膜，其原料组分如表2所示，其中所述增塑剂热塑性弹性体，所述润滑剂为氯化聚乙烯。
上述纳米防水透气膜的制备方法为：
步骤【1】将高压聚乙烯、线性聚乙烯及聚乳酸加入到搅拌机中搅拌，搅拌温度为60～75℃，搅拌时间为30～45分钟，然后加入羟乙基纤维素、聚乙烯醇，增塑剂，润滑剂，升温至100～110℃，继续搅拌1小时，采用排气式双螺杆造粒机造粒，其中加料温度为65～75℃，中间塑化段温度为100～110℃，机头温度为110～115℃，口模温度为118～125℃，经挤出切粒后制得纺丝聚合物。
步骤【2】将制得的纺丝聚合物在高温高压空气条件下进行熔融静电纺丝，经接收板接收后获得直径为10～200nm的纳米纤维；
步骤【3】将制得的所有纳米纤维摊铺成一定厚度的膜层，然后在40～50℃下进行热压，热压后在80℃下经红外线烘干设备对膜层进行烘干，最终制得所述纳米防水透气膜。
对比例
将聚氯乙烯、纳米二氧化钛、增塑剂、润滑剂及其它助剂混合均匀，其中聚氯乙烯的重量百分比为40％，纳米二氧化钛的重量百分比为20％，将所得混合物挤出塑化，压延成型，然后用溶剂清洗除去部分增塑剂和润滑剂，最后对材料进行拉伸，获得防水透气微孔膜。
在各个实施例及对比例所获得的防水透气膜上分别随机选取20个试验区，分别测定这些试验区的透气量、透湿量、耐水压和拉伸强度的测试，计算这些性能的平均值和标准差，结果见表2。
表1
注：表1中所示数据为各组分的重量百分比。
表2
对实施例及对比例制备的膜层进行抗菌试验，结果如下表3所示。
表3
其中，检测用菌为大肠杆菌，检测方法采用日本国家工业标准JIS Z 2801。
本发明制备的纳米防水透气膜可广泛应用于卫生巾、纸尿裤、防尿垫以及口罩等卫生用品。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纳米防水透气膜，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：高压聚乙烯30～35％，线性聚乙烯15～20％，聚乳酸12～18％，羟乙基纤维素2～6％，淀粉11～16％，纳米二氧化钛0.6～0.8％，卵磷脂10～15％，正硅酸乙酯2～5％，2-羟基丁二酸3～8％，聚乙烯醇10～15％，增塑剂2～10％，润滑剂2～10％。
2.根据权利要求1所述的一种纳米防水透气膜，其特征在于：所述增塑剂热塑性弹性体。
3.根据权利要求1所述的一种纳米防水透气膜，其特征在于：所述润滑剂为氯化聚乙烯。
4.一种权利要求1所述的纳米防水透气膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤【1】将相应重量份的纳米二氧化钛颗粒加入无水乙醇中，在室温下以超声波分散20～30分钟，使纳米二氧化钛充分分散，形成乙醇分散系；将卵磷脂、正硅酸乙酯、2-羟基丁二酸加入到8～12mL的氯仿/乙醇混合溶剂，待充分溶解混合后加入到所述乙醇分散体系中，然后在大约30℃条件下继续超声0.5-1.5小时，35℃条件下将溶剂蒸干的产物A，然后将淀粉加入到去离子水中调成淀粉溶液，将所述产物A加入到淀粉溶液中，在氮气环境中于大约30℃条件下搅拌30min，在室温下密闭放置4小时后，继续超声0.5-1.5小时，将产物离心分离，30-35℃下真空干燥0.5-2小时，得核/壳结构颗粒。
步骤【2】将高压聚乙烯、线性聚乙烯及聚乳酸加入到搅拌机中搅拌，搅拌温度为60～75℃，搅拌时间为30～45分钟，然后加入羟乙基纤维素、聚乙烯醇，增塑剂，润滑剂，升温至100～110℃，继续搅拌1小时，采用排气式双螺杆造粒机造粒，其中加料温度为65～75℃，中间塑化段温度为100～110℃，机头温度为110～115℃，口模温度为118～125℃，经挤出切粒后制得纺丝聚合物。
步骤【3】将制得的纺丝聚合物在高温高压空气条件下进行熔融静电纺丝，经接收板接收后获得直径为10～200nm的纳米纤维；
步骤【4】将制得的纳米纤维与所述核/壳结构颗粒混合均匀后摊铺成一定厚度的膜层，然后在40～50℃下进行热压，热压后在80℃下经红外线烘干设备对膜层进行烘干，最终制得所述纳米防水透气膜。
5.根据权利要求4所述的一种纳米防水透气膜的制备方法，其特征在于：所述乙醇分散系A中纳米二氧化钛的重量百分比为10～50％。
6.根据权利要求4所述的一种纳米防水透气膜的制备方法，其特征在于：所述氯仿/乙醇混合溶剂中氯仿与乙醇的体积比为2:1。
7.根据权利要求4所述的一种纳米防水透气膜的制备方法，其特征在于：所述步骤【3】中高温高压空气的温度为350℃～380℃之间，气压在0.3～0.5MPa，流量达到0.4m3～0.6m3/min。
8.根据权利要求4所述的一种纳米防水透气膜的制备方法，其特征在于：步骤【4】中膜层的摊铺厚度为1～3mm。
9.根据权利要求4所述的一种纳米防水透气膜的制备方法，其特征在于：步骤【4】中热压前加入一半量的核/壳结构颗粒，热压后再将另一半量的核/壳结构颗粒均匀散布在热压后的膜层上，然后进行所述的烘干操作。
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