CN116289227B - 一种冰袋冷藏包用防水布料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及新材料领域，具体公开了一种冰袋冷藏包用防水布料及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：将改性木棉纤维和聚丙烯纤维混纺后，得到初级布料纤维；然后在防水处理液中浸轧烘干后得到防水布料；其中，改性木棉纤维由木棉纤维经过电晕处理后经过抗坏血酸‑氯化钙溶液处理后干燥制得；本申请还公开了一种通过采用上述方法制得的冰袋冷藏包用防水布料，本申请具有应用冷藏包的防水布的防水性能的特点。

Description

一种冰袋冷藏包用防水布料及其制备方法
技术领域
本申请涉及新材料技术领域，更具体地说，它涉及一种冰袋冷藏包用防水布料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，越来越多的人们选择在休闲时光结伴进行户外聚餐；冷藏包具有良好的保温效果以及方便携带等优异功能，因此，冷藏包的使用越来越广泛。
为了方便携带一些冷冻产品，冷藏包内通常还会放置冰袋，以保证冷冻产品质量，这就对于冷藏包的布料进行防水处理，防止途中随着冰袋缓慢升温，导致空气中水蒸气凝结后透过冷藏包，不仅弄湿冷藏包影响携带者，而且还可能沾湿其它物品，造成不必要的麻烦。
但是目前的防水材料专用于冷藏包的较少，其防水效果有待进一步提升，需要针对专门应用于冷藏包的防水布料进行进一步的研发以解决上述问题。
发明内容
为了提升应用冷藏包的防水布的防水性能，本申请提供一种冰袋冷藏包用防水布料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种冰袋冷藏包的防水布料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种冰袋冷藏包的防水布料的制备方法，包括以下步骤：
将改性木棉纤维和聚丙烯纤维混纺后，得到初级布料纤维；
然后在防水处理液中浸轧烘干后得到防水布料；
其中，改性木棉纤维由木棉纤维经过电晕处理后经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理后干燥制得。
通过采用上述技术方案，本申请中的防水布料由木棉纤维和聚丙烯纤维混纺得到，木棉纤维表面具有较多蜡质，使得其不吸水，而且其具有高中空结构，质轻，用于冷藏包的防水布料中，不仅具有阻水性能，而且质轻，更利于携带；但是其强度低，因此将其与聚丙烯纤维混纺，得到满足基本使用性能的防水布料。
木棉纤维先经过电晕处理，在其表面产生低温等离子体，表面***糙，而且使得内部隐藏的基团暴露出来，尤其是羟基等，然后经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理，氯化钙溶液的处理，使得钙离子与纤维中果胶等物质形成的络合物覆盖在纤维表面，再配合经过氯化钙溶液处理后的木棉纤维由于发生横向膨胀，使分子间距离增大，导致氢键减弱或断裂，木棉纤维表面出现沟槽，从而使得木棉纤维形成一些突起，使其具有一定的“荷花效应”，具有更好的防水性能，而抗坏血酸的添加，与木棉纤维暴露出的羟基等官能团形成酯基，最终木棉纤维改性后酯基的形成和羟基的减少，进一步增强其疏水性能，物理作用配合化学作用，显著提升其最终的防水性能。
可选的，以重量份计，所述防水处理液由5-10份叔碳酸乙烯酯、5-10份氨基硅油和20-30份硅类防水剂以及8-15份聚丙烯水分散液混合制得。
通过采用上述技术方案，木棉纤维的改性处理使得木棉纤维与聚丙烯纤维混纺后的布料表面部分出现突起，再配合对其进行防水处理液处理，防水处理液中含有的聚丙烯水分散液中的聚丙烯颗粒粘接在纤维表面，形成凹凸不平的表面结构，而氨基硅油结构中含有反应活性基团氨基基团，其与改性木棉纤维暴露出来的羧基发生交联反应，产生交联网状结构，再配合叔碳酸乙烯酯与聚丙烯颗粒的作用，叔碳酸乙烯酯分子结构一端为双键基团，另一端为叔碳结构，其双键官能团与聚丙烯结构作用，使得聚丙烯结构支链两侧最终为叔碳基团，极性大大增强，进而增强其疏水防水性能，而硅类防水剂也在聚合物在纤维表面成膜时，其分子侧链所含功能性基团朝空气方向排列，而且功能性基团还容易和纤维键合，最终光滑薄膜覆盖于纤维表面，起到阻水作用，最终防水处理剂的处理进一步增强其表面阻水性能，而且表面形成凹凸不平结构，配合木棉纤维表面突起，防水布料起到荷花效益，显著提高其防水性能。
可选的，所述聚丙烯水分散液由聚丙烯颗粒球磨后，与聚二醇醚和水混合得到，聚丙烯颗粒与聚二醇醚的质量比为1：(0.1-0.2)，聚丙烯颗粒与水的质量比为1：(5-6)。
通过采用上述技术方案，将聚丙烯颗粒球磨，制得粒径更小的聚丙烯颗粒，然后将其与聚二醇醚共同分散于水中制得聚丙烯水分散液，聚二醇醚的添加防止聚丙烯颗粒在水溶液中沉降，更有利于后续纤维布料的浸轧，聚丙烯颗粒可以更均匀的粘接在纤维布上，形成凹凸不平的表面结构，提高其疏水防水性能。
可选的，所述防水处理液中浸轧后的烘干参数为：
首先在45-55℃下烘干60-80min；然后在70-75℃下烘干30-40min后，降温在50-55℃下烘干20-30min，然后升温至90-100℃并在该温度下烘干1.5-2h，然后自然冷却，即得。
通过采用上述技术方案，本申请中改性木棉纤维和聚丙烯纤维混纺后在防水处理液中处理后烘干，采用多阶段式烘干方法，首先在低温下烘干，使得聚合物缓慢成膜，然后再在较高温条件下烘干使得各种原料产生交联，形成网状结构，更紧密的贴合在纤维上，然后进行降温烘干，使得在其表面形成更多的化学键合，而且其形成一定的孔洞结构，在表面更加形成凹凸不平的表面结构，后续再高温烘干，继续成膜形成网络结构，最终得到的防水布料具有更加优异的防水效果。
可选的，所述抗坏血酸-氯化钙溶液由质量比为1：(1.5-2)的抗坏血酸和氯化钙溶于水后得到，抗坏血酸与水的质量比为1：(4-5)。
通过采用上述技术方案，选用上述配比后得到防水布料的防水效果更优。
可选的，所述电晕处理时的电压为15-20kv。
可选的，所述改性木棉纤维和聚丙烯纤维按照1：(1.5-2)的质量比混纺。
可选的，所述改性木棉纤维经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理后干燥采用真空干燥方式，且真空干燥条件参数为：真空度为1.2-1.5Pa，温度为55-65℃，干燥时间为40-60min。
通过采用上述技术方案，选用上述烘烤干燥制度的时候，对于木棉纤维结构等破坏较小，更加有利于后续防水处理液的附着作用，最终防水布料的防水性能更优。
第二方面，本申请提供一种冰袋冷藏包用防水布料，采用如下的技术方案：
一种冰袋冷藏包用防水布料，通过所述的制备方法制得。
通过采用上述技术方案，通过本申请方法处理制得的防水布料具有优异的防水性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中防水布料由木棉纤维和聚丙烯纤维混纺得到，木棉纤维表面具有较多蜡质，使得其不吸水，而且其具有高中空结构，质轻，用于冷藏包的防水布料中，不仅具有阻水性能，而且质轻，更利于携带；将其与聚丙烯纤维混纺，改善木棉纤维强度低的缺陷，得到满足基本使用性能的防水布料；
2、本申请中木棉纤维先经过电晕处理，表面***糙，而且使得内部隐藏的基团暴露出来，尤其是羟基等，然后经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理，氯化钙溶液的处理，使得钙离子与纤维中果胶等物质形成的络合物覆盖在纤维表面，使得木棉纤维形成一些突起，具有更好的防水性能，而抗坏血酸的添加，与木棉纤维暴露出的羟基等官能团形成酯基，最终木棉纤维改性后酯基的形成和羟基的减少，进一步增强其疏水性能，物理作用配合化学作用，显著提升其最终的防水性能；
3、本申请中防水处理液中含有的聚丙烯水分散液中的聚丙烯颗粒粘接在纤维表面，形成凹凸不平的表面结构，而氨基硅油结构中含有反应活性基团氨基基团，其与改性木棉纤维暴露出来的羧基发生交联反应，产生交联网状结构，再配合叔碳酸乙烯酯与聚丙烯颗粒的作用，叔碳酸乙烯酯分子结构一端为双键基团，另一端为叔碳结构，其双键官能团与聚丙烯结构作用，使得聚丙烯结构支链两侧最终为叔碳基团，极性大大增强，进而增强其疏水防水性能，最终防水处理剂的处理进一步增强其表面阻水性能，而且表面形成凹凸不平结构，配合木棉纤维表面突起，防水布料起到荷花效益，显著提高其防水性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
以下实施例中，硅类防水剂选用有机硅防水剂，具体可选品牌为埃肯有机硅、型号为BluesilBP系列的有机硅防水剂；
氨基硅油选用品牌为捷盛、型号为6822的氨基硅油，其pH值为6.5-7。
以下制备例为改性木棉纤维的制备例
制备例1
一种改性木棉纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)木棉纤维首先置于电晕放电仪内进行电晕处理，电晕处理时的电压为18kv；
2)然后在抗坏血酸-氯化钙溶液中浸泡25min，抗坏血酸-氯化钙溶液浸没过木棉纤维，抗坏血酸-氯化钙溶液由质量比为1：1.8的抗坏血酸和氯化钙溶于水后得到，抗坏血酸与水的质量比为1：4.5；
3)经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理后的木棉纤维在真空度为1.3Pa，温度为60℃，干燥时间为50min条件下真空干燥，得到改性木棉纤维。
制备例2
一种改性木棉纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)木棉纤维首先置于电晕放电仪内进行电晕处理，电晕处理时的电压为15kv；
2)然后在抗坏血酸-氯化钙溶液中浸泡20min，抗坏血酸-氯化钙溶液浸没过木棉纤维，抗坏血酸-氯化钙溶液由质量比为1：1.5的抗坏血酸和氯化钙溶于水后得到，抗坏血酸与水的质量比为1：4；
3)经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理后的木棉纤维在真空度为1.2Pa，温度为55℃，干燥时间为60min条件下真空干燥，得到改性木棉纤维。
制备例3
一种改性木棉纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)木棉纤维首先置于电晕放电仪内进行电晕处理，电晕处理时的电压为20kv；
2)然后在抗坏血酸-氯化钙溶液中浸泡30min，抗坏血酸-氯化钙溶液浸没过木棉纤维，抗坏血酸-氯化钙溶液由质量比为1：2的抗坏血酸和氯化钙溶于水后得到，抗坏血酸与水的质量比为1：5；
3)经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理后的木棉纤维在真空度为1.5Pa，温度为65℃，干燥时间为40min条件下真空干燥，得到改性木棉纤维。
制备例4
一种改性木棉纤维的制备方法，按照制备例1中的方法进行，不同之处在于，步骤3)中经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理后的木棉纤维在常压下、温度为80℃，干燥时间为50min条件下干燥，得到改性木棉纤维。
对比制备例1
一种改性木棉纤维的制备方法，按照制备例1中的方法进行，不同之处在于，步骤2)中抗坏血酸-氯化钙溶液等量替换为氯化钙溶液，氯化钙与水的添加质量比为1：2.5。
对比制备例2
一种改性木棉纤维的制备方法，按照制备例1中的方法进行，不同之处在于，步骤2)中抗坏血酸-氯化钙溶液等量替换为抗坏血酸溶液，抗坏血酸与水的添加质量比为1：4.5。
实施例1
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，包括以下步骤：
将制备例1中制得的改性木棉纤维和聚丙烯纤维按照1：1.8的质量比混纺后，得到初级布料纤维；
然后在防水处理液中浸轧烘干后得到防水布料，具体的，烘干参数为：
首先在50℃下烘干70min；然后在70℃下烘干35min后，降温在55℃下烘干25min，然后升温至95℃并在该温度下烘干100min，然后自然冷却，即得防水布料；
其中，防水处理液由8份叔碳酸乙烯酯、7份氨基硅油和25份硅类防水剂以及10份聚丙烯水分散液混合制得，聚丙烯水分散液由聚丙烯颗粒球磨后，与聚二醇醚和水混合得到，聚丙烯颗粒与聚二醇醚的质量比为1：0.15，聚丙烯颗粒与水的质量比为1：5.5，聚丙烯球磨选用干法球磨，且球磨后的聚丙烯颗粒粒径为20-200微米。
实施例2
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，包括以下步骤：
将制备例2中制得的改性木棉纤维和聚丙烯纤维按照1：1.5的质量比混纺后，得到初级布料纤维；
然后在防水处理液中浸轧烘干后得到防水布料，具体的，烘干参数为：
首先在45℃下烘干80min；然后在70℃下烘干40min后，降温在50℃下烘干30min，然后升温至90℃并在该温度下烘干2h，然后自然冷却，即得防水布料；
其中，防水处理液由5份叔碳酸乙烯酯、5份氨基硅油和20份硅类防水剂以及8份聚丙烯水分散液混合制得，聚丙烯水分散液由聚丙烯颗粒球磨后，与聚二醇醚和水混合得到，聚丙烯颗粒与聚二醇醚的质量比为1：0.1，聚丙烯颗粒与水的质量比为1：5，聚丙烯球磨选用干法球磨，且球磨后的聚丙烯颗粒粒径为20-200微米。
实施例3
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，包括以下步骤：
将制备例3中制得的改性木棉纤维和聚丙烯纤维按照1：2的质量比混纺后，得到初级布料纤维；
然后在防水处理液中浸轧烘干后得到防水布料，具体的，烘干参数为：
首先在55℃下烘干60min；然后在75℃下烘干30min后，降温在55℃下烘干20min，然后升温至100℃并在该温度下烘干1.5h，然后自然冷却，即得防水布料；
其中，防水处理液由10份叔碳酸乙烯酯、10份氨基硅油和30份硅类防水剂以及15份聚丙烯水分散液混合制得，聚丙烯水分散液由聚丙烯颗粒球磨后，与聚二醇醚和水混合得到，聚丙烯颗粒与聚二醇醚的质量比为1：0.2，聚丙烯颗粒与水的质量比为1：6，聚丙烯球磨选用干法球磨，且球磨后的聚丙烯颗粒粒径为20-200微米。
实施例4
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，改性木棉纤维选用制备例4中制得的改性木棉纤维。
实施例5
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，防水处理液选用硅类防水剂。
实施例6
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，防水处理液中未添加叔碳酸乙烯酯。
实施例7
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，防水处理液中未添加氨基硅油。
实施例8
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，防水处理液中的聚丙烯分散液等量替换为水。
实施例9
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，在防水处理液中浸轧烘干的烘干参数为：
首先在50℃下烘干70min；然后在70℃下烘干35min后，升温至95℃并在该温度下烘干100min，然后自然冷却，即得防水布料；
对比例1
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，改性木棉纤维为对比制备例1中的改性木棉纤维。
对比例2
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，改性木棉纤维为对比制备例2中的改性木棉纤维。
对比例3
一种冰袋冷藏包用防水布料的制备方法，按照实施例1中的方法进行，不同之处在于，木棉纤维未进行改性直接与聚丙烯纤维混纺。
性能检测
对本申请实施例和对比例中得到的防水布料进行静态接触角的测量来考量其防水性能，检测结果如下表1所示：
表1：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
接触角/° 158.3 153.1 155.6 128.4 121.3 125.7
检测项目 实施例7 实施例8 实施例9 对比例1 对比例2 对比例3
接触角/° 126.4 124.4 130.1 111.3 102.5 91.6
参照上表1中实施例1-3中的检测结果，可以看出本申请经过改性木质纤维与聚丙烯纤维混纺后再经过特定的防水处理液处理后制得的防水布料具有优异的防水性能，再结合实施例1与实施例4的结果，可以看到，改性木质纤维的时候，采用普通烘烤制度的时候，其防水性能有所降低，可能是因为采用普通烘烤制度的时候，对于木质纤维造成一定的破坏，不利于后续防水处理液的附着影响其防水效果；
再结合实施例1与实施例5的检测结果，可以看到，防水处理液选用普通硅类防水剂的时候，其防水效果显著降低，再结合实施例6和实施例7的检测结果，防水处理液中未添加叔碳酸乙烯酯和氨基硅油的时候，其防水效果较差。而实施例8中将防水处理液中的聚丙烯分散液等量替换为水的时候，其防水效果也显著降低，实施例9中防水处理液处理后浸轧烘干选用多段式烘烤，未经过中间降温处理，其防水效果也有所降低。
再结合实施例1与对比例1和对比例2中的检测结果，可以看出，当改性木棉纤维只经过氯化钙溶液或者抗坏血酸溶液处理的时候，其最终防水效果显著降低，再结合对比例3的检测结果，木棉纤维未经过改性直接进行混纺的时候，其防水性能差。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种冰袋冷藏包的防水布料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将改性木棉纤维和聚丙烯纤维混纺后，得到初级布料纤维；
然后在防水处理液中浸轧烘干后得到防水布料；
其中，改性木棉纤维由木棉纤维经过电晕处理后经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理后干燥制得，所述改性木棉纤维经过抗坏血酸-氯化钙溶液处理后干燥采用真空干燥方式，且真空干燥条件参数为：真空度为1.2-1.5Pa，温度为55-65℃，干燥时间为40-60min；
以重量份计，所述防水处理液由5-10份叔碳酸乙烯酯、5-10份氨基硅油和20-30份硅类防水剂以及8-15份聚丙烯水分散液混合制得，硅类防水剂品牌为埃肯有机硅、型号为BluesilBP 系列的有机硅防水剂；氨基硅油选用品牌为捷盛、型号为6822 的氨基硅油；
所述防水处理液中浸轧后的烘干参数为：
首先在45-55℃下烘干60-80min；然后在70-75℃下烘干30-40min后，降温在50-55℃下烘干20-30min，然后升温至90-100℃并在该温度下烘干1.5-2h，然后自然冷却，即得。
2.根据权利要求1所述的一种冰袋冷藏包的防水布料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯水分散液由聚丙烯颗粒球磨后，与聚二醇醚和水混合得到，聚丙烯颗粒与聚二醇醚的质量比为1：（0.1-0.2），聚丙烯颗粒与水的质量比为1：（5-6）。
3.根据权利要求1所述的一种冰袋冷藏包的防水布料的制备方法，其特征在于：所述抗坏血酸-氯化钙溶液由质量比为1：（1.5-2）的抗坏血酸和氯化钙溶于水后得到，抗坏血酸与水的质量比为1：（4-5）。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种冰袋冷藏包的防水布料的制备方法，其特征在于：所述电晕处理时的电压为15-20kv。
5.根据权利要求1所述的一种冰袋冷藏包的防水布料的制备方法，其特征在于：所述改性木棉纤维和聚丙烯纤维按照1：（1.5-2）的质量比混纺。
6.一种冰袋冷藏包的防水布料，其特征在于：通过权利要求1-5中任意一项所述的制备方法制得。
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