自清洁防水透湿防护面料的制备及性能研究_赵迎.pdf
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1、为发挥防水透湿面料在医用防护服领域的作用,以水为分散剂,聚二甲基硅氧烷为疏水剂,涤纶织物为基材,采用高速剪切均质分散乳化机将聚二甲基硅氧烷均匀分散于去离子水中,采用浸渍等离子体交联工艺制备了超疏水涤纶织物。将其与热塑性聚氨酯纳米纤维膜进行点胶复合制备了防护面料。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和 X 射线衍射仪测试了织物性能。结果表明:当聚二甲基硅氧烷质量浓度为 5 g/L时,制备的织物超疏水性能最佳,水接触角达到 152.4,聚二甲基硅氧烷薄膜成功接枝于涤纶表面。该织物经600次洗涤和 3 000次摩擦循环后,水接触角仍维持在 145以上。认为:制备的复合面料具有优异的防水、透湿、拉伸和
2、过滤性能,可作为自清洁、防水透湿型防护服面料。关键词:医用防护服;聚二甲基硅氧烷;自清洁性能;等离子体;防护性能;水接触角中图分类号:TS101.3 文献标志码:B 文章编号:1000-7415(2023)06-0001-06Preparation and property of self-cleaning waterproof and moisture permeable protective fabricZHAO Ying1 ZHU Jiehui1 LIN Xiaoqian1 YAO Lirong1,2 XU Liyun1,2(1.Nantong University,Nantong,22
3、6019,China;2.National&Local Joint Engineering Research Center of Technical Fiber Composites for Safety and Protection,Nantong,226019,China)Abstract In order to give full play to the role of waterproof and moisture permeable fabrics in the field of medical protective clothing,water was used as di
4、spersing agent,polydimethylsiloxane(PDMS)was used as hydrophobic agent,and polyester(PET)fabric was used as base material.PDMS was uniformly dispersed in deionized water by high-speed shear homogenizer,and super-hydrophobic polyester fabric was prepared by impregnation-plasma crosslinking process.Th
5、e protective fabric was prepared by compounding it with TPU nanofiber membrane.The properties of the fabric were tested by scanning electron microscope,Fourier infrared spectrometer and X-ray diffractometer.Results showed that super-hydrophobic property of the prepared fabric was the best when the c
6、oncentration of PDMS was 5 g/L.The water contact angle was 152.4.The PDMS film was successfully grafted on the surface of PET fiber.After 600 times washes and 3 000 times rubbing cycles,the water contact angle of the 技术专论基金项目:国家重点研发计划项目(2021YFC2600301);江苏省先进纺织工程技术中心创新基金(XJFZ/2021/6)作者简介:赵迎(1997),女,在
7、读硕士研究生;徐利云,通信作者,讲师,收稿日期:2023-02-01 编者按:抗疫三年,在党中央的坚强领导下,我国人民齐心协力,坚韧奉献,最终取得决定性胜利。在这场疫情防控的人民战争中,口罩和防护服等纺织品发挥了无可替代的作用,不但为无数医护人员建立了有效的防护屏障,还守护了广大人民群众的生命健康,同时纺织行业对疫情防控用纺织品的研究达到前所未有的高度,新技术、新产品不断涌现,一次性防疫用纺织品大量使用带来的环境问题得到重视和思考。本期“技术专论”栏目由 棉纺织技术 期刊编委廉志军教授级高级工程师特约组成,旨在“立足当下、展望未来”,交流和探讨部分防疫用纺织品的研究成果。廉志军编委现任中国针织
8、工业协会专家技术委员会委员、中国长丝织造协会科学技术委员会委员、江苏省产业用纺织品行业协会理事会理事,目前在中国纺织科学研究院有限公司从事新型合成纤维应用加工技术研究和功能性纺织品开发工作,近年来完成了疫情防控可重复使用织物标准研究、聚四氟乙烯多孔膜在医用防护领域应用的研究等科研项目。】【1第 51 卷 第 6 期2023 年 6 月Cotton Textile Technologyfabric could still be maintained above 145.It is considered that the prepared composite fabric has excellen
9、t waterproof,moisture permeability,stretching it filtration properties,it can be used as self-cleaning,waterproof and moisture permeability protective clothing fabric.Key Words medical protective clothing,polydimethylsiloxane,self-cleaning performance,plasma,protective performance,water contact angl
10、e一次性医用防护服面料主要是以纺黏、熔喷、纺黏熔喷纺黏、水刺及闪蒸非织造布为主体的复合材料,采用涂层、覆膜及后整理等复合成型工艺制备而成1。由于医用防护服对过滤效率的高要求通常导致其水气透过性较差,穿着舒适性较低,并且大量使用一次性医用防护服会污染环境,造成资源浪费23。为解决一次性医用防护服的缺陷,研究和开发可重复使用的医用防护服面料显得十分重要。可重复使用医用防护服面料有传统机织物、高密织物、涂层织物和层压复合织物4。LOU C W 等将莱赛尔纤维和芳纶混纺制成非织造基布,再通过静电纺丝制备 PAN/TPU防水透气膜,膜和基布结合形成医用防护服的叠层复合织物,其具有优异的机械性能和舒适性5
11、。CAI L 等将弹性体聚氨酯和低表面能氟化聚氨酯通过静电纺丝引入聚醚砜纤维中,通过热压和超声波压制将其与两层纺黏非织造布复合成可高压灭菌且透气性较好的保护材料,在 10次高压釜灭菌后还保持原来形状,显示出了在可重复使用医用防护服中应用的前景;但是其也存在阻隔性不强、抗静水压性能较差、透湿性差以及耐洗涤性能不足等问题,长时间穿着易引起病原菌渗透、膜面破损、人体应激等6。为提高阻隔型防护服的防护效果,研发超疏水透湿防护面料具有重要意义。超疏水面料通常采用构建微纳粗糙度和降低表面能的方法,模拟荷叶表面,广泛应用于防污自清洁、油水分离、表面抗菌等领域,受到学术界和工业界广泛关注7。XU Liyun
12、等发现,聚二甲基硅氧烷(PDMS)经等离子体诱导交联在织物表面构建微纳结构,可赋予织物良好的超疏水性能8。本研究采用水系分散低分子量 PDMS,将涤纶织物浸渍于疏水整理液中,通过等离子体交联在纤维上构建自修复、坚固耐用的超疏水涂层,制备得到超疏水涤纶织物。将本课题组前期研发的兼具耐水渗透性和湿气透过性的功能膜过滤材料9,与该面料进行点胶复合,制备了具有舒适性、自清洁、防水透湿防护功能的面料。1 试验部分1.1试验材料和仪器试验材料有 PDMS(CAS登录号 63148629,摩尔质量 74.15 g/mol),标准皂片,去离子水(实验室自制)和涤纶针织物(以下简称 PET 织物,单位面积质量
13、120 g/m2,外购)。试验仪器和设备有 CTP2000A 型等离子体准辉光放电表面处理机、JRH1000型试验室乳化机、AP600 型等离子体放电设备、HZ11 型静电纺丝机、KQ5200型超声波清洗器。1.2试样的制备1.2.1PDMS疏水整理液的制备称取适量 PDMS 滴入去离子水中,配制质量浓度 5 g/L 的 PDMS 疏水整理液,置于乳化机下高速搅拌,转速 5 000 r/min,时间 30 min。为研究PDMS 质量浓度对疏水性能的影响,分别制备了质 量 浓 度 分 别 为 1 g/L、3 g/L、5 g/L、8 g/L、10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L
14、的 PDMS整理液。1.2.2超疏水涤纶织物的制备先利用 CTP2000A 型等离子体准辉光放电表面处理机对 PET 织物进行表面活化,将活化后的 PET 织物浸渍于 PDMS 整理液中(浴比 1 30)超声 10 min,两浸两轧,轧液率控制在 60%左右,60 烘干,制备得到 PDMS 浸渍涤纶织物,即PDMS/PET 织物。然后将 PDMS/PET 织物置于 AP600 型等离子体放电设备中进行等离子体诱 导 交 联 处 理,制 成 超 疏 水 涤 纶 织 物,即 PDMSPET 织物。其工艺参数:功率 100 W,放电压强 220 Pa,处理时间 60 s,工作气体为 Ar。1.2.3
15、防水透湿复合面料的制备将 本 课 题 组 前 期 制 备 的 热 塑 性 聚 氨 酯(TPU)纳米纤维膜,与 PDMSPET 织物点胶复合,制成具有自清洁、防水透湿的防护面料,即TPU 膜复合 PDMSPET 织物。热熔胶为共聚酰胺,施胶工艺参数:开胶时间 50 ms,点胶距离5 mm,施胶压强 0.35 MPa,溶胶温度 220。控制胶点密度50 个/cm2,胶点横截面积为0.5 mm2。】【2第 51 卷 第 6 期2023 年 6 月Cotton Textile Technology1.3测试与表征采用 90Plus PALS型纳米粒度仪测试 PDMS疏 水 整 理 液 的 粒 径 和
16、Zeta 电 位。采 用 ZEISS Gemini SEM 300 型场发射扫描电子显微镜测试织物的表面形貌。采用 Nicolet IS 50型傅里叶红外光谱仪和 Ultima IV 型 X 射线衍射仪测试织物表面化学组分。利用 OCA15EC 型接触角测量仪测试不同织物表面的静态水接触角。依据 GB/T 39212008 纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度 和 GB/T 39202008 纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度,使用 SW12JG 型耐洗色牢度试验机和 Y571N 型染色摩擦牢度机对PDMSPET 织物的耐洗和耐磨性能进行测试。依据 GB/T 47442013 纺织品 防水性能的检测
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