CN110670237A - 一种功能性环保无纺布及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功能性环保无纺布及其制备方法。本发明复合聚乳酸纳米纤维无纺布的制备方法简单，可由纺丝液直接获得；所采用的原料壳聚糖和左旋聚乳酸均为绿色天然原料，廉价、易得、可生物降解，避免了使用过程中可能产生的二次污染，环保性能优异。静电纺丝技术工艺简单，容易控制，成膜性好，操作条件易实现；所制得的无纺布中纤维成丝较为均匀，纤维直径小，吸附性和过滤性大幅提高；形成的无纺布厚度均匀。

Description

一种功能性环保无纺布及其制备方法

技术领域

本发明涉及无纺布及其应用技术领域，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

无纺布又称不织布，是利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成无编织的布料，因其具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布没有经纬线，剪裁和缝纫都非常方便，而且质轻容易定型，深受手工爱好者的喜爱。和棉织品相比，无纺布容易成形，而且造价便宜。因此被广泛应用于婴幼儿纸尿裤、成人尿裤等产品上。

目前的卫生用无纺布市场中产品质量参差不齐，触感和柔韧性不够，亲水性不佳，且容易产生回渗现象，影响使用寿命，且在使用之后不易降解，容易对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种功能性环保无纺布及其制备方法。该功能性环保无纺布亲水性佳，可以有效吸收水分，且在使用之后还能降解，不会造成环境污染，具有更好的柔软性、蓬松度及良好的触感，不会发生渗漏，延长了使用寿命，可用于各类妇女卫生用品、婴儿纸尿裤、湿巾、一次性手术衣帽口罩等。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供一种功能性环保无纺布，由至少一层绵柔层和无纺布层组成，所述绵柔层由棉纤维组成，所述无纺布层为聚乳酸纳米纤维无纺布层，所述棉纤维固结并渗透到无纺布层中。

其中，所述聚乳酸纳米纤维无纺布层是通过以下方法制备而得：将壳聚糖与左旋聚乳酸溶于复合溶剂中，所得混合体系在0～15℃的温度下搅拌反应2～24小时，通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层。

在本发明的另一实施方案中，所述聚乳酸纳米纤维无纺布层是通过以下方法制备而得：将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比3：1～1：3的比例溶于复合溶剂中，所得混合体系在0～15℃的温度下搅拌反应2～24小时后在25kV静电压及喷丝口距接受板为30-50cm的条件下通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层。

将壳聚糖与左旋聚乳酸溶于复合溶剂中，所得混合体系(即静电纺丝前驱体溶液)通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层。

其中，所述复合溶剂由六氟异丙醇与氯仿、乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、N,N’-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的任一种混合而成。所述六氟异丙醇与乙酸乙酯、二氯甲烷、N,N’-二甲基甲酰胺或四氢呋喃的体积比为5:1～2:1。采用上述复合溶剂，能够使壳聚糖与左旋聚乳酸充分溶解，有助于使所制备的聚乳酸纤维直径均匀；

在本发明的另一实施方案中，复合溶剂由六氟异丙醇与二氯甲烷组成，两者的体积比优选为3:1。

在本发明中：左旋聚乳酸是一种刚性材料，其纤维的强度和刚性也较强，但其柔韧性较差，缺乏一定弹性，因此，聚乳酸无纺布的手感较差，本发明通过在复合溶剂中添加壳聚糖，使壳聚糖纤维在左旋聚乳酸溶液中浸泡，控制好条件，使壳聚糖纤维特别是其非结晶区发生一定程度的溶胀，方便聚乳酸分子链链端进入壳聚糖纤维的表层或里层，当溶剂挥发后，有一定数量的聚乳酸分子链链段和壳聚糖纤维的分子链发生了缠绕，留在壳聚糖纤维里，其余下的链段和其他聚乳酸分子链缠绕，附着在壳聚糖纤维的表面从而大大增强无纺布层的柔韧性。

在本发明的另一实施方案中，所述的壳聚糖，数均分子量为10-100万，脱乙酰度大于70％，优选数均分子量为50万，脱乙酰度为90％以上。

在本发明的另一实施方案中，所述左旋聚乳酸，重均分子量为10-40万，优选30万。

本发明还提供一种功能性环保无纺布的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸溶于复合溶剂中，所得混合体系在0～15℃的温度下搅拌反应2～24小时，通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；

步骤2，梳理和研磨棉纤维，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上；

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结在无纺布层上表面。

在本发明的另一实施方案中，本发明提供一种功能性环保无纺布的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比3：1～1：3的比例溶于复合溶剂中，所得混合体系在0～15℃的温度下搅拌反应2～24小时后在20～25kV静电压及喷丝口距接受板间距为30-50cm的条件下通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；

步骤2，梳理和研磨棉纤维，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上；

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结渗透在无纺布层上表面。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)由于本发明的含棉无纺布是将棉纤维利用水刺工艺与无纺布渗入复合，使得无纺布表面层含有棉纤维，使得无纺布表面触感柔软，并且采用此种方式加工的水刺无纺布只需要较少量的棉纤维就可以达到普通水刺无纺布的触感，节省棉纤维，成本低。

(2)同时由于本发明提供的复合聚乳酸纳米纤维无纺布层的机械性能与热稳定性均显著提升，使得此水刺无纺布具有一定的断裂强度，尤其是纵向强力，柔韧性好能够承受例如卫生巾机加工时的拉力，可以保证其顺利加工，因此经本方法生产的含棉无纺布可应用于卫生巾、纸尿裤等吸收性制品的面层。

(3)此外，本发明复合聚乳酸纳米纤维无纺布的制备方法简单，可由纺丝液直接获得；所采用的原料壳聚糖和左旋聚乳酸均为绿色天然原料，廉价、易得、可生物降解，避免了使用过程中可能产生的二次污染，环保性能优异。静电纺丝技术工艺简单，容易控制，成膜性好，操作条件易实现；所制得的无纺布中纤维成丝较为均匀，纤维直径小，吸附性和过滤性大幅提高；形成的无纺布厚度均匀。

具体实施方式

为了使本公开的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本公开的具体实施方式做详细的说明。

实施例中用到的聚乳酸，为左旋聚乳酸，10-40万，优选30万，购自济南岱罡生物工程有限公司。

实施例中用到的壳聚糖，数均分子量为10-100万，脱乙酰度大于70％，优选数均分子量为50万，脱乙酰度为90％以上，购自上海其胜生物制剂有限公司。

实施例1

一种功能性环保无纺布，由至少一层绵柔层和无纺布层组成，所述绵柔层由棉纤维组成，所述无纺布层为聚乳酸纳米纤维无纺布层，所述棉纤维纤固化并渗透到无纺布层中。上述功能性环保无纺布的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比3：1的比例溶于复合溶剂六氟异丙醇与异丙醇(3:1v/v)中，壳聚糖与左旋聚乳酸的添加量为混合体系总质量的20％，所得混合体系在10℃的温度下搅拌反应12小时后通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；静电纺丝的主要工艺参数为：工作电压20kV，流量1.0mL/h，纺丝温度25℃，湿度45％，喷丝头与接受板间距50cm，喷丝头内径0.8mm。所接收的纤维于室温下真空干燥24h以除去残留溶剂。

步骤2，梳理和研磨棉纤维，棉纤维的含棉量为80％，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上；

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结渗透在无纺布层上表面。

实施例2

一种功能性环保无纺布，由至少一层绵柔层和无纺布层组成，所述绵柔层由棉纤维组成，所述无纺布层为聚乳酸纳米纤维无纺布层，所述棉纤维纤固化并渗透到无纺布层中。上述功能性环保无纺布的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比3：2的比例溶于复合溶剂六氟异丙醇与乙腈(3:1v/v)中，壳聚糖与左旋聚乳酸的添加量为混合体系总质量的20％，所得混合体系在15℃的温度下搅拌反应2小时后通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；静电纺丝的主要工艺参数为：工作电压25kV，流量1.0mL/h，纺丝温度25℃，湿度45％，喷丝头与接受板间距30cm，喷丝头内径0.8mm。所接收的纤维于室温下真空干燥24h以除去残留溶剂。

步骤2，梳理和研磨棉纤维，棉纤维的含棉量为70％，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上；

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结渗透在无纺布层上表面。

实施例3

一种功能性环保无纺布，由至少一层绵柔层和无纺布层组成，所述绵柔层由棉纤维组成，所述无纺布层为聚乳酸纳米纤维无纺布层，所述棉纤维纤固化并渗透到无纺布层中。上述功能性环保无纺布的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比1:1的比例溶于复合溶剂六氟异丙醇与N,N’-二甲基甲酰(3:1v/v)中，壳聚糖与左旋聚乳酸的添加量为混合体系总质量的20％，所得混合体系在10℃的温度下搅拌反应24小时后通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；静电纺丝的主要工艺参数为：工作电压25kV，流量1.0mL/h，纺丝温度25℃，湿度45％，喷丝头与接受板间距40cm，喷丝头内径0.8mm。所接收的纤维于室温下真空干燥24h以除去残留溶剂。

步骤2，梳理和研磨棉纤维，棉纤维的含棉量为60％，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上；

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结渗透在无纺布层上表面。

实施例4

一种功能性环保无纺布，由至少一层绵柔层和无纺布层组成，所述绵柔层由棉纤维组成，所述无纺布层为聚乳酸纳米纤维无纺布层，所述棉纤维纤固化并渗透到无纺布层中。上述功能性环保无纺布的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比1:2的比例溶于复合溶剂六氟异丙醇与四氢呋喃(3:1v/v)中，壳聚糖与左旋聚乳酸的添加量为混合体系总质量的20％，所得混合体系在13℃的温度下搅拌反应10小时后通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；静电纺丝的主要工艺参数为：工作电压25kV，流量1.0mL/h，纺丝温度25℃，湿度45％，喷丝头与接受板间距50cm，喷丝头内径0.8mm。所接收的纤维于室温下真空干燥24h以除去残留溶剂。

步骤2，梳理和研磨棉纤维，棉纤维的含棉量为80％，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上；

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结渗透在无纺布层上表面。

实施例5

一种功能性环保无纺布，由至少一层绵柔层和无纺布层组成，所述绵柔层由棉纤维组成，所述无纺布层为聚乳酸纳米纤维无纺布层，所述棉纤维纤固化并渗透到无纺布层中。上述功能性环保无纺布的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比1:3的比例溶于复合溶剂六氟异丙醇与二氯甲烷(3:1v/v)中，壳聚糖与左旋聚乳酸的添加量为混合体系总质量的20％，所得混合体系在15℃的温度下搅拌反应12小时后通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；静电纺丝的主要工艺参数为：工作电压25kV，流量1.0mL/h，纺丝温度25℃，湿度45％，喷丝头与接受板间距30cm，喷丝头内径0.8mm。所接收的纤维于室温下真空干燥24h以除去残留溶剂。

步骤2，梳理和研磨棉纤维，棉纤维的含棉量为90％，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上；

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结渗透在无纺布层上表面。

性能测试：

将本发明实施例1～5制备得到的功能性环保无纺布进行性能测试，其中，纵向强度、纵向延伸率采用GB/T 24218.3-2010标准测定，见下表1：

表1实施例1～5制备得到的功能性环保无纺布的性能测试结果

通过以上实施例结果可知，本发明制备的功能性环保无纺布，其纵向强度≥16，纵向延伸率在300以上，纤维成丝较为均匀，纤维直径小，吸附性和过滤性大幅提高；形成的无纺布厚度均匀各项指标性能均优于现有技术。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但是本公开还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本公开内涵的情况下做类似推广，因此本公开不受下面公开的具体实施例的限制。

Claims (9)

1.一种功能性环保无纺布，其特征在于，由至少一层绵柔层和无纺布层组成，所述绵柔层由棉纤维组成，所述无纺布层为聚乳酸纳米纤维无纺布层，所述棉纤维固结并渗透到无纺布层中。

2.根据权利要求1所述的功能性环保无纺布，其特征在于，所述聚乳酸纳米纤维无纺布层是通过以下方法制备而得：将壳聚糖与左旋聚乳酸溶于复合溶剂中，所得混合体系在0～15℃的温度下搅拌反应2～24小时，通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层。

3.根据权利要求2所述的功能性环保无纺布，其特征在于，所述聚乳酸纳米纤维无纺布层是通过以下方法制备而得：将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比3：1～1：3的比例溶于复合溶剂中，所得混合体系在0～15℃的温度下搅拌反应2～24小时后在20~25kV静电压及喷丝口距接受板为30-50cm的条件下通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层。

4.根据权利要求2或3所述的功能性环保无纺布，其特征在于，所述复合溶剂由六氟异丙醇与氯仿、乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、N,N’-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的任一种混合而成。

5.根据权利要求4所述的功能性环保无纺布，其特征在于，所述复合溶剂由六氟异丙醇与二氯甲烷组成，两者的体积比为3:1。

6.根据权利要求2或3所述的功能性环保无纺布，其特征在于，所述的壳聚糖，数均分子量为10-100万，脱乙酰度大于70％。

7.根据权利要求2或3所述的功能性环保无纺布，其特征在于，所述左旋聚乳酸，重均分子量为10-40万。

8.权利要求2所述的功能性环保无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸溶于复合溶剂中，所得混合体系在0～15℃的温度下搅拌反应2～24小时，通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；

步骤2，梳理和研磨棉纤维，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上；

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结在无纺布层上表面。

9.根据权利要求8所述的功能性环保无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖与左旋聚乳酸按照质量比3：1～1：3的比例溶于复合溶剂中，所得混合体系在0～15℃的温度下搅拌反应2～24小时后在20~25kV静电压及喷丝口距接受板间距为30-50cm的条件下通过静电纺丝制备得到聚乳酸纳米纤维无纺布层；

步骤2，梳理和研磨棉纤维，通过梳理机将棉纤维层平放在无纺布层的表面上;

步骤3，进行单面或双面水刺工艺，将绵柔层的棉纤维固结渗透在无纺布层上表面。