阅读说明：本技术 防水透气面料制备方法及防水透气面料 (Waterproof breathable fabric and preparation method thereof ) 是由 徐传毅 于 2019-02-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种防水透气面料的制备方法,包括：制备胶体涂布液：将纳米粒子材料加入到有机溶剂中,密封加热搅拌,随后降至室温,得到胶体涂布液；纳米涂布：将胶体涂布液均匀涂布于面料本体上；和热处理：将涂布后的面料本体置于加热装置中,烘烤至胶体涂布液完全烤干,从而在面料本体上形成防水透气纳米薄膜层。本发明的防水透气面料的制备方法操作简单、成本低廉、适合大规模工业化生产。本发明还提供了一种防水透气面料。(The invention provides a preparation method of a waterproof breathable fabric, which comprises the following steps: preparing a colloid coating liquid: adding the nano particle material into an organic solvent, sealing, heating and stirring, and then cooling to room temperature to obtain a colloid coating liquid; nano coating: uniformly coating the colloid coating liquid on the fabric body; and heat treatment: and (3) placing the coated fabric body in a heating device, and baking until the colloid coating liquid is completely baked, thereby forming the waterproof breathable nano film layer on the fabric body. The preparation method of the waterproof breathable fabric is simple to operate, low in cost and suitable for large-scale industrial production. The invention also provides a waterproof breathable fabric.)

防水透气面料制备方法及防水透气面料

技术领域

本发明涉及面料技术领域，具体地，本发明涉及一种防水透气面料制备方法及防水透气面料。

背景技术

聚酯纤维、蛋白质纤维等由于其质地柔软、防护保暖等优点被广泛用于纺织面料，例如：窗帘、墙布、户外运动服等方面。为了提高这类面料的应用价值，科研人员对这类面料展开了防水、透气性能的研究，并在研究过程中发现了如防水透气性能不理想、对环境和人体存在危害、制备工艺复杂，难以实现产业化等诸多问题，严重制约了这类面料的应用。因此，现有技术中缺少一种简单并可实现规模化生产的防水透气面料制备工艺。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种防水透气面料制备方法及防水透气面料，用以解决现有技术中存在的防水透气性能不理想、对环境和人体存在危害、制备工艺复杂，难以实现产业化等问题。

一方面，本发明提供了一种防水透气面料的制备方法，包括：

制备胶体涂布液：将纳米粒子材料加入到有机溶剂中，密封加热搅拌，随后降至室温，得到胶体涂布液；

纳米涂布：将胶体涂布液均匀涂布于面料本体上；

热处理：将涂布后的面料本体置于加热装置中，烘烤至胶体涂布液完全烤干，从而在面料本体上形成防水透气纳米薄膜层。

另一方面，本发明提供了一种防水透气面料，包括：面料本体和设置在面料本体上的防水透气纳米薄膜层，防水透气纳米薄膜层采用胶体涂布液涂布在面料本体上形成。

本发明的技术方案具有如下有益效果：

(1)本发明采用溶胶凝胶法制备胶体涂布液，在制备过程中未大量使用有机溶剂，化学原料无卤低毒、对环境无害，制备过程中反应温度低，操作方法简单，对设备和环境控制要求低。

(2)本发明的防水透气面料的极限氧指数较高，能够同时赋予面料较好的疏水、透气功能，并且具有优异的耐磨性和耐水洗性，改善了溶胶凝胶法纳米粒子附着性不好，不耐水洗的缺陷。

(3)本发明采用涂布方式制备防水透气纳米薄膜层，制作工艺简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。

附图说明

图1是本发明制备方法的流程图。

图2是本发明实施例三的防水透气面料的结构示意图。

图3是本发明实施例四的防水透气面料的结构示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

防水透气面料的制备方法

针对目前防水透气面料的性能不理想、对环境和人体具有危害、制备工艺复杂，难以实现产业化等诸多问题，本发明提供了一种防水透气面料的制备方法，为了便于本领域技术人员清楚地理解本发明的防水透气面料的制备方法，下面通过实施例一和实施例二对本发明的防水透气面料的制备方法进行详细的介绍。

实施例一

如图1所示，本实施例中的防水透气面料的制备方法包括如下步骤：

步骤S101，制备胶体涂布液：将纳米粒子材料加入到有机溶剂中，密封加热搅拌，随后降至室温，得到胶体涂布液；

步骤S102，纳米涂布：将胶体涂布液均匀涂布于面料本体上；

步骤S103，热处理：将涂布后的面料本体置于加热装置中，烘烤至胶体涂布液完全烤干，从而在面料本体上形成防水透气纳米薄膜层。

进一步，步骤S101具体包括如下步骤：

步骤S1011：清洗容器。可以采用常规方法对容器进行清洗，例如：将所用容器置于超声清洗机中，设置功率60W，温度40℃至60℃，按照顺序分别经去离子水(纯度：高纯)、酒精(纯度：分析纯)、丙酮(纯度：分析纯)、异丙醇(纯度：分析纯)、酒精(纯度：分析纯)、去离子水(纯度：高纯)六道工序清洗容器，清洗后将容器口用铝箔密封，置于真空干燥箱中设置温度80℃至110℃、真空干燥1小时，降至室温。

步骤S1012：按照纳米粒子材料的质量比是20％至37.5％将纳米粒子材料加入到有机溶剂中，密封加热搅拌。在该步骤中，纳米粒子材料可以是PDMS、PVDF或PTFE，且优选是PDMS；有机溶剂可以是正己烷；纳米粒子材料的质量比优选是25％。可选地，将纳米粒子材料加入到有机溶剂中之后，在50℃至60℃的温度下以100rpm至150rpm的转速均匀搅拌20分钟至40分钟。

可选地，为了保证最终形成的胶体涂布液均一稳定性更好，在搅拌前，加入质量比为1％至5％的盐酸(浓度：35％至50％)作为稳定剂。

步骤S1013：停止加热，继续搅拌直至溶液温度降至室温，从而得到粒径是150nm至1.5μm胶体涂布液。

在步骤S101中，主要是利用了溶胶凝胶法。溶胶凝胶法(Sol-Gel Method)，是低温、低成本制备纳米材料的化学方法中的一种新型湿法化学方法，可以通过有机或无机前驱体在特定的温度、湿度、热动力条件下，经过前驱体分子的水解、缩合过程而形成性能稳定的溶胶，再经过特定工艺的热处理技术，使所得溶胶形成纳米氧化物薄膜，均匀附着在面料表面。在本发明中，将溶胶凝胶法应用于面料表面改性，实现了低成本和高效制备均匀纳米级材料。

进一步，步骤S102具体包括如下步骤：

步骤S1021：对所述面料本体进行表面光滑处理。该表面光滑处理可以是对面料本体进行上浆处理，以使后续涂布易于进行。

步骤S1022：将胶体涂布液均匀涂布于面料本体的表面，以固含量计，涂布量为1g/m²至10g/m²，具体可采用刮刀涂布方式，所用刮刀刀口与面料本体之间的距离控制在0.1mm至0.15mm之间。

在本步骤中，由于所采用的胶体涂布液分散稳定性好，流变性优，因此，涂布过程中不容易出现刮痕，使面料本体表面胶体涂布液均匀一致，整个涂布工艺简单易实现。除了采用刮刀涂布方式，本领域技术人员还可以采用其它涂布方式实现，例如微凹涂布、狭缝挤出涂布、凹版涂布或反向接触涂布。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

进一步，步骤S103具体包括如下步骤：

步骤S1031：将涂布后的面料本体置于加热装置中，使面料与加热装置内壁之间保持适当距离(例如，大约15cm)，相邻面料之间保持适当间距(例如，大约15cm)。如果将面料垂直多层悬挂，那么相邻层面料之间放置隔板。

步骤S1032：将加热装置的烘烤温度设置为130℃至160℃，并设置温度上升速度为5℃/分钟至20℃/分钟。

步骤S1033：在加热装置中对面料烘烤30分钟至2小时，使涂布在面料本体上的胶体涂布液完全烤干。

在步骤S103中，主要利用了热处理技术。热处理技术(Thermal Treatment)是胶体涂布液涂布到面料本体表面后，在静电力作用下，胶体涂布液均匀吸附在面料表面，形成均匀的纳米薄膜，在特定的温度梯度和温度场作用下，纳米薄膜在面料表面固化，纳米粒子有序化排布。前驱体反应液和溶剂的蒸发，使纳米粒子表面不饱和悬键与面料表面的端基发生电子键合，纳米粒子牢固附着于面料表面，从而达到耐磨、耐水洗、耐清洗剂洗的效果。

实施例二

本实施例中的防水透气面料的制备方法除实施例一中提及的步骤之外，还包括在防水透气纳米薄膜层上涂布、涂覆或粘贴设置保护层的步骤。具体地，本实施例中的防水透气面料的制备方法包括如下步骤：

步骤S201，制备胶体涂布液：将纳米粒子材料加入到有机溶剂中，密封加热搅拌，随后降至室温，得到胶体涂布液；

步骤S202，纳米涂布：将胶体涂布液均匀涂布于面料本体上；

步骤S203，热处理：将涂布后的面料本体置于加热装置中，烘烤至胶体涂布液完全烤干，从而在面料本体上形成防水透气纳米薄膜层。

步骤S204，设置保护层：在防水透气纳米薄膜层上涂布、涂覆或粘贴保护层。

在本实施例的制备方法中，制备胶体涂布液的步骤、纳米涂布的步骤和热处理的步骤利用了与实施例一对应步骤中相同的技术并采用了类似的工艺，在此不再赘述。

在步骤S204中，涂布、涂覆、粘贴均为常规工艺，涂布例如是静电涂布，涂覆例如是旋转涂覆，粘贴例如是采用复膜胶，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

示例

下面通过具体的示例来阐述本发明的方法的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。

示例1

本示例中的防水透气面料由面料本体和防水透气纳米薄膜层组成，其中防水透气纳米薄膜层设置在面料本体上。

本示例中的防水透气面料的制备方法如下：

(1)制备胶体涂布液

a、将所用容器置于超声清洗机中，设置功率60W，温度40℃，按照顺序分别经去离子水(纯度：高纯)、酒精(纯度：分析纯)、丙酮(纯度：分析纯)、异丙醇(纯度：分析纯)、酒精(纯度：分析纯)、去离子水(纯度：高纯)六道工序清洗容器，清洗后将容器口用铝箔密封，置于真空干燥箱中设置温度80℃、真空干燥1小时，降至室温；

b、按照质量比25％浓度分别称取PDMS(纯度：分析纯、厂商：Sigma)和正己烷(纯度：分析纯、厂商：Sigma)，将正己烷置于烧杯中，将PDMS均匀加入正己烷中，温度计置于烧杯内，不接触烧杯壁及烧杯底，设置温度50℃，将恒温磁力搅拌器的15mm磁力转子置于正己烷中，设置转速100rpm，将烧杯口密封，恒温搅拌；

c、关闭加热，继续搅拌，待溶液温度降至室温。得到粒径900nm的PDMS胶体涂布液。

(2)纳米涂布

a、涂布前将面料本体上浆；

b、采用刮刀涂布方式将胶体涂布液均匀涂布于面料本体的表面，涂布量为3g/m²，所用刮刀刀口与面料本体之间的距离控制在0.1mm；

(3)热处理

a、将涂布后的面料垂直悬挂于烘箱内，使面料与烘箱内壁之间的平行间距大于15cm，面料之间的间距大于15cm；

b、关闭烘箱门，设置烘烤温度150℃，设置温度上升速度10℃/min；

c、涂布液干燥以后将面料取出，从而在面料本体上形成防水透气纳米薄膜层。

示例2

本示例中的防水透气面料包括：面料本体、防水透气纳米薄膜层和保护层，其中，防水透气纳米薄膜层设置在面料本体上，保护层设置在防水透气纳米薄膜层上。

本示例中的防水透气面料的制备方法如下：

(1)制备胶体涂布液

a、将所用容器置于超声清洗机中，设置功率60W，温度60℃，按照顺序分别经去离子水(纯度：高纯)、酒精(纯度：分析纯)、丙酮(纯度：分析纯)、异丙醇(纯度：分析纯)、酒精(纯度：分析纯)、去离子水(纯度：高纯)六道工序清洗容器，清洗后将容器口用铝箔密封，置于真空干燥箱中设置温度110℃、真空干燥1小时，降至室温；

b、按照质量比25％浓度分别称取PDMS(纯度：分析纯、厂商：Sigma)和正己烷(纯度：分析纯、厂商：Sigma)，将正己烷置于烧杯中，将PDMS均匀加入正己烷中，再加入质量比为2％的盐酸(浓度45％)，温度计置于烧杯内，不接触烧杯壁及烧杯底，设置温度60℃，将恒温磁力搅拌器的15mm磁力转子置于正己烷中，设置转速150rpm，将烧杯口密封，恒温搅拌；

c、关闭加热，继续搅拌，待溶液温度降至室温。得到粒径900nm的PDMS胶体涂布液。

(2)纳米涂布

a、涂布前将面料本体上浆；

b、采用刮刀涂布方式将胶体涂布液均匀涂布于面料本体的表面，涂布量为5g/m²，所用刮刀刀口与面料本体之间的距离控制在0.2mm；

(3)热处理

a、将涂布后的面料垂直悬挂于烘箱内，使面料与烘箱内壁之间的平行间距大于15cm，面料之间放置隔板；

b、关闭烘箱门，设置烘烤温度150℃，设置温度上升速度10℃/min；

c、涂布液干燥以后将面料取出，从而在面料本体上形成防水透气纳米薄膜层。

(4)设置保护层

在防水透气纳米薄膜层上旋转涂覆陶瓷粉保护层。

防水透气面料

采用本发明制备方法得到的防水透气面料，具有良好防水透气性能，下面通过实施例三和实施例四对本发明的防水透气面料进行详细的介绍。

实施例三

图2是本发明实施例三的防水透气面料的结构示意图。如图2所示，该防水透气面料包括：面料本体11和防水透气纳米薄膜层12，其中防水透气纳米薄膜层12设置在面料本体11上。

在本实施例中，面料本体11为现有技术中的面料，例如：棉布面料、麻布面料、丝绸面料、呢绒面料、皮革面料、化纤面料、混纺面料、莫代尔棉面料等面料，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

在本实施例中，防水透气纳米薄膜层12采用胶体涂布液涂布在面料本体上形成，以固含量计，所述防水透气纳米薄膜层12的涂布量为1g/m²至10g/m²。

在本实施例中，胶体涂布液采用质量比是20％至37.5％(优选25％)的纳米粒子材料与有机溶剂混合形成，胶体涂布液的胶体粒径是150nm至1.5μm(优选900nm)。

在本实施例中，纳米粒子材料可以是现有技术中已知的聚合物材料，例如：PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PVDF(聚偏氟乙烯)和PTFE(聚四氟乙烯)等，本领域技术人员可以根据实际需要选择纳米粒子材料的种类，此处不作限定。优选地，纳米粒子材料是PDMS。

在本实施例中，有机溶剂可以是正己烷。

实施例四

图3是本发明实施例四的防水透气面料的结构示意图。如图3所示，该防水透气面料包括：面料本体21、防水透气纳米薄膜层22和保护层23，其中，防水透气纳米薄膜层22设置在面料本体21上，保护层23设置在防水透气纳米薄膜层22上。

在本实施例中，面料本体21为现有技术中的面料，例如：棉布面料、麻布面料、丝绸面料、呢绒面料、皮革面料、化纤面料、混纺面料、莫代尔棉面料等面料，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

在本实施例中，防水透气纳米薄膜层22采用胶体涂布液涂布在面料本体上形成，以固含量计，所述防水透气纳米薄膜层22的涂布量为1g/m²至10g/m²。

在本实施例中，胶体涂布液采用质量比是20％至37.5％(优选25％)的纳米粒子材料与有机溶剂混合形成，胶体涂布液中胶体粒径是150nm至1.5μm(优选900nm)。

在本实施例中，纳米粒子材料可以是现有技术中已知的聚合物材料，例如：PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PVDF(聚偏氟乙烯)和PTFE(聚四氟乙烯)等，本领域技术人员可以根据实际需要选择纳米粒子材料的种类，此处不作限定。优选地，纳米粒子材料是PDMS。

在本实施例中，有机溶剂可以是正己烷。

在本实施例中，保护层23的材料为现有技术中具有保护作用的材料，例如陶瓷粉等，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。本实施例中的保护层23可以避免防水透气纳米薄膜层22与外界接触摩擦产生的磨损，延长了本实施例中的防水透气面料的使用寿命。

本发明的防水透气面料除应用于衣服类产品中，还可应用于：1)雨伞、帐篷、睡袋等户外用品；2)内衣、袜子、运动鞋、鞋垫等；3)防水、散热要求高的电子产品以及车灯等交通领域；4)养殖业例如蔬菜大棚；5)建筑业例如坡形屋顶；6)易受内外压差、温差影响的传感器类产品；7)易受温差、湿气影响的太阳能内部电子部件。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。