一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料及其制备工艺 (Waterproof and corrosion-resistant polypropylene fabric and preparation process thereof ) 是由 翁星星 吕东梅 陈朝晖 于 2021-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料及其制备工艺。聚丙烯面料包括聚丙烯基层和防水腐蚀层；防水耐腐蚀层主要由防水耐腐蚀涂料喷涂形成。其中,防水耐腐蚀涂料主要由二异氰酸酯、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐、N-十二烷基丙烯酰胺、复合微球、N-羟基琥珀酰亚胺经反应制得。聚丙烯基层为纺丝原液经湿法纺丝制得,纺丝原液主要由复合微球、聚丙烯母粒、聚甲基硅氧烷溶液组成。复合微球是利用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、聚已内酯在过硫酸钾的催化作用下,通过丙烯酸单体分步聚合、苯并三氮唑溶液溶胀吸附后得到,具有较大的粗糙度,作为涂料喷涂在聚丙烯基层表面,可大幅提高面料的防水、耐腐蚀性能。(The invention discloses a waterproof and corrosion-resistant polypropylene fabric and a preparation process thereof. The polypropylene fabric comprises a polypropylene base layer and a waterproof corrosion layer; the waterproof corrosion-resistant layer is mainly formed by spraying waterproof corrosion-resistant paint. The waterproof and corrosion-resistant coating is mainly prepared by reacting diisocyanate, 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethyl-carbodiimide hydrochloride, N-dodecyl acrylamide, composite microspheres and N-hydroxysuccinimide. The polypropylene base layer is prepared by wet spinning of a spinning solution, and the spinning solution mainly comprises composite microspheres, polypropylene master batches and a polymethylsiloxane solution. The composite microspheres are obtained by polymerization of acrylic monomers in steps and swelling and adsorption of benzotriazole solution under the catalytic action of potassium persulfate, have high roughness, and can be sprayed on the surface of a polypropylene-based layer as a coating to greatly improve the waterproof and corrosion-resistant properties of the fabric.)
技术领域
本发明涉及面料加工技术领域，具体为一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料及其制备工艺。
背景技术
在日常生活中，随处可见各种不同类型的面料及其制备的众多纺织品；然而随着社会的多元化使得各行各业中对面料功能性的需求越来越多元化。其中，纺织染整加工过程、特殊行业岗位中，会长时间接触水、酸、盐等化学成分，常规的纺织面料再受到酸、盐等化学品的侵蚀后，极易产生卷曲、破裂、损坏情况，大大降低了面料的使用体验感和也使用寿命，严重情况下还会带来身体伤害；因此，需要制备一种兼具防水和耐腐蚀性的产品面料，用以满足特别行业的使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料，所述聚丙烯面料包括聚丙烯基层和防水腐蚀层；所述防水耐腐蚀层主要由防水耐腐蚀涂料喷涂形成。
进一步的，所述防水耐腐蚀涂料主要由二异氰酸酯、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐、N-十二烷基丙烯酰胺、复合微球、N-羟基琥珀酰亚胺经反应制得。
进一步的，所述聚丙烯基层为纺丝原液经湿法纺丝制得，所述纺丝原液主要由复合微球、聚丙烯母粒、聚甲基硅氧烷溶液组成。
进一步的，所述复合微球主要由以下原料制得，按重量份数计，甲基丙烯酸甲酯12-15份、苯并三氮唑12-15份、甲基丙烯酸6-9份、苯乙烯单体11-15份、聚已内酯25-29份、十二烷基硫酸钠4-7份、过硫酸钾4-7份。
一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料的制备工艺，包括以下步骤；
(1)制备复合微球；
(2)制备防水耐腐蚀涂料：
(3)制备纺丝原液；
(4)制备防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品。
进一步的，防水耐腐蚀的聚丙烯面料的制备工艺包括以下步骤；
(1)制备复合微球；
将过硫酸钾、十二烷基硫酸钠混合均匀，加入去离子水，搅拌制得水溶液，升高温度至,80-90℃；向其中定量的聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀，氮气置换3次，逐滴滴加3/4量的甲基丙烯酸单体反应，保持温度为85-95℃，继续老化，得到混合液A；将混合液A冷却至30-40℃，抽真空，滴加剩余1/4量的甲基丙烯酸单体、聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，升温至80-90℃反应，得到混合液B；
将混合液B加入到质量浓度为1-3wt.％的苯并三氮唑溶液中，保持温度为80-90℃，超声处理，得到混合液C；
向混合液中加入过硫酸钾水溶液，氮气氛围下，保持温度为80-90℃，逐滴滴加2/3量的苯乙烯单体反应，降温，继续滴加剩余1/3量的苯乙烯单体，滴加完毕后，保温老化，离心分离，去离子水洗涤，干燥，得到复合微球；
(2)制备防水耐腐蚀涂料：将二醛基纤维素溶于去离子水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，加入N-十二烷基丙烯酰胺溶液；在温度为70-75℃条件下反应；过滤、洗涤，超声分散在四氢呋喃中，加入步骤(1)制得的复合微球、二异氰酸酯，在温度为60-70℃条件下反应，冷却至室温，洗涤，得到防水耐腐蚀涂料；
(3)制备纺丝原液；取聚丙烯母粒，经双螺杆挤压机熔融，得到聚丙烯熔融液，加入步骤(1)制得的复合微球、聚甲基硅氧烷溶液混合均匀，得到纺丝液；
将纺丝液置于在超声波中震荡，脱泡，将脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝专用喷丝头挤出，得到纤维悬液，经成形、脱水、叠层后，形成纤维网；将纤维网依次进行预刺、水刺、真空抽吸、烘干、裁剪后，制得聚丙烯基层；
(4)制备防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品：取步骤(3)制备得到的聚丙烯基层，在其表面喷涂步骤(2)中制得的防水耐腐蚀涂料，烘干，得到防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品。
进一步的，一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料的制备工艺括以下步骤；
(1)制备复合微球；
将过硫酸钾、十二烷基硫酸钠混合均匀，加入300ml去离子水，搅拌制得水溶液，升高温度至,80-90℃；向其中定量的聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀，氮气置换3次，至氧含量≤10ppm，逐滴滴加3/4量的甲基丙烯酸单体，反应6-7h，保持压力为0.2-0.4mpa、温度为85-95℃，继续老化2-3h，得到混合液A；将混合液A冷却至30-40℃，抽真空10-20min，真空度≤0.095mpa，滴加剩余1/4量的甲基丙烯酸单体、聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，升温至80-90℃，保持机械搅拌，反应4-5h，得到混合液B；
将混合液B加入到质量浓度为1-3wt.％的苯并三氮唑溶液中，保持温度为80-90℃，超声处理2-3h,得到混合液C；
向混合液中加入过硫酸钾水溶液，氮气氛围下，保持温度为80-90℃，逐滴滴加2/3量的苯乙烯单体，反应4-6h，降温至40-50℃，加入氢氧化钠水溶液，调节pH至9.5-10.5，继续滴加剩余1/3量的苯乙烯单体，滴加完毕后，保持温度为85-95℃，老化2-3h，离心分离，去离子水洗涤，干燥，得到复合微球；
(2)制备防水耐腐蚀涂料：将二醛基纤维素溶于去离子水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，调节pH至5.0-5.5，加入N-十二烷基丙烯酰胺溶液；加入氢氧化钠溶液，调节pH至7.3-7.8，在温度为70-75℃条件下，反应8-10h；过滤、洗涤，超声分散在四氢呋喃中，加入步骤(1)制得的复合微球、二异氰酸酯，在温度为60-70℃条件下，反应10-12h，冷却至室温，洗涤，得到防水耐腐蚀涂料；
(3)制备纺丝原液；取聚丙烯母粒，经双螺杆挤压机熔融，得到聚丙烯熔融液，加入步骤(1)制得的复合微球、聚甲基硅氧烷溶液混合均匀，得到纺丝液；将纺丝液置于在超声波中震荡3-4h，脱去纺丝液中的气泡，将脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝专用喷丝头挤出，喷丝板规格为0.3mm×500孔，喷丝孔长径比为2∶1，喷丝速度8-12m/min；在50℃-60℃的水浴条件下分散均匀，得到纤维悬液，经成形、脱水、叠层后，形成纤维网；将纤维网依次进行预刺、水刺、真空抽吸、烘干、裁剪后，制得聚丙烯基层；
(4)制备防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品：取步骤(3)制备得到的聚丙烯基层，在其表面喷涂步骤(2)中制得的防水耐腐蚀涂料，烘干，得到防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明制备了一种防水、耐腐蚀性性良好的聚丙烯面料，主要通过在聚丙烯基层表面喷涂防水耐腐蚀涂料的方式，来提高面料的防水、耐腐蚀性能。首先利用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、聚已内酯在过硫酸钾的催化作用下，通过丙烯酸单体分步聚合、苯并三氮唑溶液溶胀吸附后，得到表面粗糙且密布小鼓包的微球，该微球表面积较大，疏水性增强；微球内部包覆聚已内酯和苯并三氮唑，可有效吸附Na+、Mg2+等金属阳离子生成稳定的配合物，从而赋予复合微球一定的耐腐蚀性；单独使用苯并三唑在微球腔内的分散性、相溶性欠佳，加入聚已内酯可以改善这一缺陷。继续通入苯乙烯单体，在核壳型微球的表面成功接枝聚苯乙烯，聚苯乙烯外层具有良好的防水性能和抗盐、抗酸性，因此制得的复合微球具有优异的防水和耐腐蚀性。本方案中不仅在聚丙烯表面喷涂带有复合微球的涂料，在制备聚丙烯基层时也加入了一定比例的复合微球，从而赋予聚丙烯面料从内到外更强的抗水耐腐蚀功能。
另外，在制备防水耐腐蚀涂料的过程中，使用N-十二烷基丙烯酰胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐与二醛基纤维素分子中的羧基可发生反应，实现二醛基纤维素酰胺化，酰胺化后的纤维素分子上接枝了烷基长链结构，再接枝异氰酸根；因此赋予二醛基纤维素烷基长链和异氰酸根基团的特性，烷基长链和异氰酸根基团的存在可大幅提升涂料与聚丙烯基层的粘结力和防水性能，同时提高复合微球在涂料中的分散性、相容性,最大程度发挥复合微球的抗腐蚀特性。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料的制备工艺，包括以下步骤；
(1)制备复合微球；
将过硫酸钾、十二烷基硫酸钠混合均匀，加入300ml去离子水，搅拌制得水溶液，升高温度至,80℃；向其中定量的聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀，氮气置换3次，至氧含量≤10ppm，逐滴滴加3/4量的甲基丙烯酸单体，反应6h，保持压力为0.2mpa、温度为85℃，继续老化2h，得到混合液A；将混合液A冷却至30℃，抽真空10min，真空度≤0.095mpa，滴加剩余1/4量的甲基丙烯酸单体、聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，升温至80℃，保持机械搅拌，反应4h，得到混合液B；
将混合液B加入到质量浓度为1wt.％的苯并三氮唑溶液中，保持温度为80℃，超声处理2h,得到混合液C；
向混合液中加入过硫酸钾水溶液，氮气氛围下，保持温度为80℃，逐滴滴加2/3量的苯乙烯单体，反应4h，降温至40℃，加入氢氧化钠水溶液，调节pH至9.5，继续滴加剩余1/3量的苯乙烯单体，滴加完毕后，保持温度为85℃，老化2h，离心分离，去离子水洗涤，干燥，得到复合微球；
(2)制备防水耐腐蚀涂料：将二醛基纤维素溶于去离子水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，调节pH至5.0，加入N-十二烷基丙烯酰胺溶液；加入氢氧化钠溶液，调节pH至7.3，在温度为70℃条件下，反应8h；过滤、洗涤，超声分散在四氢呋喃中，加入步骤(1)制得的复合微球、二异氰酸酯，在温度为60℃条件下，反应10h，冷却至室温，洗涤，得到防水耐腐蚀涂料；
(3)制备纺丝原液；取聚丙烯母粒，经双螺杆挤压机熔融，得到聚丙烯熔融液，加入步骤(1)制得的复合微球、聚甲基硅氧烷溶液混合均匀，得到纺丝液；
将纺丝液置于在超声波中震荡3h，脱去纺丝液中的气泡，将脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝专用喷丝头挤出，喷丝板规格为0.3mm×500孔，喷丝孔长径比为2∶1，喷丝速度8m/min；在50℃℃的水浴条件下分散均匀，得到纤维悬液，经成形、脱水、叠层后，形成纤维网；将纤维网依次进行预刺、水刺、真空抽吸、烘干、裁剪后，制得聚丙烯基层；
(4)制备防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品：取步骤(3)制备得到的聚丙烯基层，在其表面喷涂步骤(2)中制得的防水耐腐蚀涂料，烘干，得到防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品。
该实施例中复合微球包括以下重量份数的原料，甲基丙烯酸甲酯12份、苯并三氮唑12份、苯乙烯单体11、甲基丙烯酸6份、聚已内酯25份、十二烷基硫酸钠4份、过硫酸钾4份。
实施例2
一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料的制备工艺，包括以下步骤；
(1)制备复合微球；
将过硫酸钾、十二烷基硫酸钠混合均匀，加入300ml去离子水，搅拌制得水溶液，升高温度至,84℃；向其中定量的聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀，氮气置换3次，至氧含量≤10ppm，逐滴滴加3/4量的甲基丙烯酸单体，反应6.5h，保持压力为0.3mpa、温度为87℃，继续老化2.5h，得到混合液A；将混合液A冷却至36℃，抽真空15min，真空度≤0.095mpa，滴加剩余1/4量的甲基丙烯酸单体、聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，升温至85℃，保持机械搅拌，反应4.5h，得到混合液B；
将混合液B加入到质量浓度为2wt.％的苯并三氮唑溶液中，保持温度为87℃，超声处理2.5h,得到混合液C；
向混合液中加入过硫酸钾水溶液，氮气氛围下，保持温度为83℃，逐滴滴加2/3量的苯乙烯单体，反应5h，降温至44℃，加入氢氧化钠水溶液，调节pH至10.0，继续滴加剩余1/3量的苯乙烯单体，滴加完毕后，保持温度为90℃，老化2.5h，离心分离，去离子水洗涤，干燥，得到复合微球；
(2)制备防水耐腐蚀涂料：将二醛基纤维素溶于去离子水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，调节pH至5.3，加入N-十二烷基丙烯酰胺溶液；加入氢氧化钠溶液，调节pH至7.5，在温度为72℃条件下，反应9h；过滤、洗涤，超声分散在四氢呋喃中，加入步骤(1)制得的复合微球、二异氰酸酯，在温度为65℃条件下，反应11h，冷却至室温，洗涤，得到防水耐腐蚀涂料；
(3)制备纺丝原液；取聚丙烯母粒，经双螺杆挤压机熔融，得到聚丙烯熔融液，加入步骤(1)制得的复合微球、聚甲基硅氧烷溶液混合均匀，得到纺丝液；
将纺丝液置于在超声波中震荡3.5h，脱去纺丝液中的气泡，将脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝专用喷丝头挤出，喷丝板规格为0.3mm×500孔，喷丝孔长径比为2∶1，喷丝速度10m/min；在56℃的水浴条件下分散均匀，得到纤维悬液，经成形、脱水、叠层后，形成纤维网；将纤维网依次进行预刺、水刺、真空抽吸、烘干、裁剪后，制得聚丙烯基层；
(4)制备防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品：取步骤(3)制备得到的聚丙烯基层，在其表面喷涂步骤(2)中制得的防水耐腐蚀涂料，烘干，得到防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品。
该实施例中复合微球包括以下重量份数的原料，甲基丙烯酸甲酯13份、苯并三氮唑13份、甲基丙烯酸7份、苯乙烯单体12份、聚已内酯27份、十二烷基硫酸钠5份、过硫酸钾5份。
实施例3
一种防水耐腐蚀的聚丙烯面料的制备工艺，包括以下步骤；
(1)制备复合微球；
将过硫酸钾、十二烷基硫酸钠混合均匀，加入300ml去离子水，搅拌制得水溶液，升高温度至,90℃；向其中定量的聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀，氮气置换3次，至氧含量≤10ppm，逐滴滴加3/4量的甲基丙烯酸单体，反应7h，保持压力为0.4mpa、温度为95℃，继续老化3h，得到混合液A；将混合液A冷却至40℃，抽真空20min，真空度≤0.095mpa，滴加剩余1/4量的甲基丙烯酸单体、聚已内酯、甲基丙烯酸甲酯，升温至90℃，保持机械搅拌，反应5h，得到混合液B；
将混合液B加入到质量浓度为3wt.％的苯并三氮唑溶液中，保持温度为90℃，超声处理3h,得到混合液C；
向混合液中加入过硫酸钾水溶液，氮气氛围下，保持温度为90℃，逐滴滴加2/3量的苯乙烯单体，反应6h，降温至50℃，加入氢氧化钠水溶液，调节pH至10.5，继续滴加剩余1/3量的苯乙烯单体，滴加完毕后，保持温度为95℃，老化3h，离心分离，去离子水洗涤，干燥，得到复合微球；
(2)制备防水耐腐蚀涂料：将二醛基纤维素溶于去离子水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基-碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，调节pH至5.5，加入N-十二烷基丙烯酰胺溶液；加入氢氧化钠溶液，调节pH至7.8，在温度为75℃条件下，反应10h；过滤、洗涤，超声分散在四氢呋喃中，加入步骤(1)制得的复合微球、二异氰酸酯，在温度为70℃条件下，反应12h，冷却至室温，洗涤，得到防水耐腐蚀涂料；
(3)制备纺丝原液；取聚丙烯母粒，经双螺杆挤压机熔融，得到聚丙烯熔融液，加入步骤(1)制得的复合微球、聚甲基硅氧烷溶液混合均匀，得到纺丝液；
将纺丝液置于在超声波中震荡4h，脱去纺丝液中的气泡，将脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝专用喷丝头挤出，喷丝板规格为0.3mm×500孔，喷丝孔长径比为2∶1，喷丝速度12m/min；在60℃的水浴条件下分散均匀，得到纤维悬液，经成形、脱水、叠层后，形成纤维网；将纤维网依次进行预刺、水刺、真空抽吸、烘干、裁剪后，制得聚丙烯基层；
(4)制备防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品：取步骤(3)制备得到的聚丙烯基层，在其表面喷涂步骤(2)中制得的防水耐腐蚀涂料，烘干，得到防水耐腐蚀的聚丙烯面料成品。该实施例中复合微球包括以下重量份数的原料，甲基丙烯酸甲酯15份、苯并三氮唑15份、甲基丙烯酸9份、苯乙烯单体15份、聚已内酯29份、十二烷基硫酸钠7份、过硫酸钾7份。
对比例1
本对比例与实施例2相比，在制备复合微球时，未使用聚已内酯；其余内容与实施例2相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比，聚丙烯基层未喷涂防水耐腐蚀涂料，其余内容与实施例2相同。
对比例3
本实施例与实施例2相比，在制备纺丝原液时，未加入复合微球，其余内容与实施例2相同。
效果例
为了验证本方案的技术效果，取实施例1-3、对比例1-3制备得到的防水耐腐蚀的聚丙烯面料，进行以下实验：
1、在各组聚丙烯面料表面滴入水珠，采用触角仪测定各组聚丙烯面料的水接触角，得到疏水性；参照GB/T4744-2013标准测试方法，检测面料的静水压；用以判断聚乙烯面料的防水性能。
2、将各组聚丙烯置于盐雾箱中，在温度为35℃下，将NaCl溶液喷溅在聚丙烯面料表面，时间为2h；放置在温度为40℃、湿度为80％的恒温恒湿箱中，观察表面耐腐蚀性(以耐烟雾时间长短作为判断依据)。具体实验数据如下表1所示：
接触角°
静水压/mbar
盐雾时间/h
实施例1
141
52
240
实施例2
143
54
242
实施例3
143
55
245
对比例1
142
52
201
对比例2
116
41
179
对比例3
140
45
201
表1
由表数据可知，对比例1中未使用聚已内酯，其面料与实施例2相比，烟雾时间速度递减，因此也说明聚已内酯和苯并三唑的配合使用效果更佳，面料的防水耐腐蚀性能更强。
对比例2与实施例2相比，聚丙烯基层未喷涂防水耐腐蚀涂料，其制得的面料接触角仅为116°，比对比文件2接触角小27°，静水压和烟雾时间也均比对比文件2要小，因此也说明了本方案制备的防水耐腐蚀涂料具有出色的防水耐腐蚀性能。
对比例3与实施例2相比，也说明了本方案中将复合微球同时应用到聚丙烯面料表面和内部是最优化的，得到的聚丙烯面料防水和耐腐蚀性更好。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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