一种湿巾用高吸水倍率的纺粘非织造布及其制备方法与流程

本发明属于非织造布，具体涉及一种湿巾用高吸水倍率的纺粘非织造布及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，非制造布由于较好的透气性和柔软性，广泛用于各种用途，如医用品、卫生用品、家庭装饰用品、工农业用品等。其中聚丙烯非织布由于质轻、力学性能好得到广泛应用。非织布因制造工艺不同有热风非织布、纺粘非织造布、水刺非织造布等。水刺非织造布一般较为柔软、吸水性好，因而湿巾一般采用水刺非织造布，但是水刺非织造布的原材料是短纤维，擦拭过程中容易起毛和掉屑，尤其用在高精密仪器的擦拭，会严重影响设备的使用。纺粘非织造布的生产效率高、机械强度优异，使用过程中不易起毛，但是聚丙烯纺粘非织造布的亲水性、锁水性差，限制了其在对亲水性较高要求的湿巾中的应用。聚丙烯需经过亲水改性才能作为作湿巾用纺粘非织造布。

2、专利cn102336961b和专利cn 102336929b分别公开了一种重质碳酸钙、玉米淀粉改性的pp纺粘无纺布复合材料和一种玉米淀粉改性的pp纺粘无纺布，它们均具有环保功能，可降解，亲水性佳，但是玉米淀粉的加入造成了无纺布断裂强力的降低，力学性能较差。

3、专利cn105714555a公开的一种经过表面亲水整理的聚丙烯纺粘非织造布，该聚丙烯纺粘非织造布的表面涂敷有相当于其基重0.3％-0.5％的重量百分比含量的为组合物的整理剂。经过表面整理的聚丙烯纺粘非织造布的表面每平方米均匀分布有a)0.02g-0.10g的异构13醇聚醚；b)0.006g-0.04g的吐温-65；c)0.01g-0.08g的聚乙二醇甘油醚。采用亲水性整理改善面层用非织造布，虽一定程度上改善了亲水性，但亲水效果不稳定，且亲水性改善有限。

4、因此有必要开发一种湿巾用高吸水倍率的纺粘非织布，以满足精密仪器擦拭用。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的问题，本发明提供一种湿巾用高吸水倍率的纺粘无纺布及其制备方法。本发明以改性聚丙烯与聚丙烯(pp)以皮芯复合结构进行纺丝，制得湿巾用高吸水倍率且力学强度佳的纺粘非织造布。

2、为实现上述目的，本发明技术方案如下：

3、一种湿巾用高吸水倍率的纺粘非织造布，由皮芯复合结构的双组份纤维构成，所述双组份纤维的皮层为改性聚丙烯，芯层为聚丙烯；所述改性聚丙烯为马来酸酐-壳聚糖/端羧基聚乙二醇改性聚丙烯，是聚丙烯经过马来酸酐熔融接枝，然后再依次与壳聚糖、端羧基聚乙二醇反应制得。

4、聚丙烯结构规整，表面无极性基团，亲水性较差，马来酸酐接枝聚丙烯可以提升聚丙烯的亲水性和柔软性，但用作高吸水倍率的纺粘非织造布时的亲水性还是不足。现有技术中一般采用添加亲水性更佳的物质进行共混改性，如添加聚乳酸、壳聚糖等，但是共混改性会带来力学性能的降低。本发明利用壳聚糖中的氨基和羟基与马来酸酐中的酸酐进行反应，使马来酸酐接枝聚丙烯的枝化链延长，破坏聚丙烯的结晶度和规整度，改善聚丙烯的亲水性和柔软性的同时力学性能得以保持；然后再利用端羧基聚乙二醇与壳聚糖上的羟基进行适度交联，最终改性聚丙烯具备极佳的亲水性和较好的力学性能。皮芯复合结构的双组份纤维是两组分以皮芯形式排布的复合纤维，它由两种性能或结构不同的聚合物沿纤维轴向以一种组分包围另一种组分复合而成。将马来酸酐-壳聚糖/端羧基聚乙二醇改性聚丙烯用作皮层，可提供极佳的亲水性，将聚丙烯做芯层，可提供较高的断裂强度。

5、进一步地，所述皮芯复合结构的双组份纤维的纤度为0.8-2.0dtex。相同条件下，纤维的纤度越小，其吸水性越好，但是纤度越小，对原料、纺丝设备和条件的要求越高。

6、进一步地，所述皮芯复合结构为同心型或偏心型中的一种，优选同心型。

7、进一步地，所述皮芯复合结构的双组份纤维中，改性聚丙烯与聚丙烯的质量比是10-20:90-80。

8、进一步地，所述聚丙烯的熔融指数为30-40g/10min，相对分子质量分布宽度(mw/mn)为2.5-4；壳聚糖的粘均分子量mη为2.0×105-2.5×105，脱乙酰度为80-90％；所述端羧基聚乙二醇的数均分子量为600-2000。

9、熔融指数和分子量分布是纺丝中的重要两个指标参数。熔融指数反应熔体的流动性，熔融指数越大，熔体的流动性越好；在纺粘法非织造布的纺丝成网过程中，丝条只得到一次气流牵伸，如果熔融指数较大，流变性较好，牵伸的阻力减小，同样的牵伸条件下，牵伸的倍数增加，丝条的纤度下降，即在工艺相同的情况下，聚丙烯的熔融指数越高，其纤度越小，但熔融指数过大则影响可纺性和断裂强度。分子量分布值越小，其熔体的流变性能就越稳定，纺丝过程也越稳定，有利于提高纺丝速度，可获得较细旦的纤维，而且成网的均匀性较好。

10、进一步地，所述改性聚丙烯中马来酸酐的用量是聚丙烯的5-7wt.％，马来酸酐加入量过少会降低后续接枝聚丙烯和壳聚糖的反应效率；所述壳聚糖与马来酸酐的质量比1.5-3：1；所述端羧基聚乙二醇与壳聚糖的质量比为0.3-0.5:1。

11、所述改性聚丙烯通过包括以下步骤的制备方法制得：

12、(s1)将干燥的聚丙烯切片、马来酸酐、助剂和引发剂混合均匀，熔融接枝制得马来酸酐接枝聚丙烯；

13、(s2)惰性氛围下将步骤(s1)制得的马来酸酐接枝聚丙烯、壳聚糖、催化剂加至溶剂中，50-60℃下加热10-15h继续升温至70-90℃恒温反应5-10h，反应结束后冷却至室温，产物用丙酮提纯、干燥至恒重得到马来酸酐-壳聚糖改性聚丙烯；

14、(s3)将步骤(s2)制得的马来酸酐-壳聚糖改性聚丙烯、端羧基聚乙二醇和稳定剂加入到卧式双螺杆混合机中，混合均匀并加热反应得到马来酸酐-壳聚糖/端羧基聚乙二醇改性聚丙烯。

15、进一步地，步骤(s1)中，聚丙烯切片与马来酰酐的干燥是在烘箱中进行，在60-80℃干燥5-15h；助剂为硫代二丙酸二月桂酯，作用是抑制聚丙烯降解，提高接枝率，其用量为聚丙烯切片的0.15-0.25wt％；引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基中至少一种，引发剂用量为聚丙烯切片的0.1-0.2wt％；所述熔融接枝在转矩流变仪中进行，反应温度200-220℃，转速70-80r/min；反应结束后，产物经过冷却，切粒得到马来酸酐接枝聚丙烯。

16、进一步地，步骤(s2)中，所述惰性氛围为氩气或氮气保护下；所述催化剂为无水alcl3、无水fecl3中的至少一种，用量是马来酸酐-壳聚糖改性聚丙烯的0.03-0.05wt.％；所述溶剂选自甲苯、二甲苯中的至少一种。

17、进一步地，步骤(s3)中，所述稳定剂磷酸三甲酯用量是马来酸酐-壳聚糖改性聚丙烯的0.01-0.02wt.％。

18、进一步地，步骤(s3)中，混合均匀并加热反应是在卧式双螺杆混合机中，加热至50-70℃，中速混合20-40分钟，然后向其中加入稳定剂，加热至180-190℃，高速混合20-40分钟。

19、本发明还提供了上述湿巾用纺粘非织造布的制备方法，包括如下步骤：

20、将改性聚丙烯直接压入熔体过滤器、经熔体输送管道、计量泵进入双组份纺丝箱的复合组件的皮层腔中；同时，将聚丙烯切片加入双螺杆挤出机进行加热熔融，经熔体过滤器、计量泵进入双组份纺丝箱的复合组件的芯层腔中；在出口处进行复合纺丝，皮层包覆芯层形成皮芯结构的原丝，原丝经侧吹风冷却、管式牵伸装置高速牵伸、铺网，得到皮芯结构的纤网；再对得到的纤网实施热轧处理，得到纺粘非织造布。

21、进一步地，改性聚丙烯在纺丝前干燥5-15h，熔融纺丝时的纺丝温度为200-260℃，优选为220-250℃。

22、进一步地，所述热轧处理时热轧机上的轧辊温度为160-180℃；热轧网带速度450-500m/min，热轧压力为120-150dan/cm，轧点面积为12％-15％。

23、优选地，本发明的湿巾用高吸水倍率的纺粘非织造布还可以进行亲水后处理，所述亲水后处理为本领域技术人员所熟知，比如可以使用亲水试剂进行浸渍后干燥，亲水试剂比如为以下混合物：十二酸脱水山梨醇单酯35-65wt.％，丁二酸二异辛酯磺酸钠25-50wt.％，月桂醇醚磷酸酯钾5-10wt.％，并且三者质量百分比之和为100％。

24、本发明的机理阐述：

25、聚丙烯结构规整，表面无极性基团，亲水性较差，用作高吸水倍率的纺粘非织造布时需对其进行改性。通过马来酸酐熔融接枝改性聚丙烯，马来酸酐破坏了聚丙烯的结构规整性和结晶度，一定程度上改善了聚丙烯的亲水性，但由于接枝率有限，在用作高吸水倍率的纺粘无纺布时的亲水性还是不足。壳聚糖是由甲壳素在浓碱中经过n-脱乙酰基反应而制得，壳聚糖的大分子链上存在大量的羟基(-oh)和氨基(-nh2)等亲水性基团，故其具有很好的亲水性和很高的吸湿保湿性。本发明利用壳聚糖中的氨基和羟基与马来酸酐中的酸酐进行n-酰化反应和o-酰化反应，使马来酸酐接枝聚丙烯的枝化链延长，进一步破坏聚丙烯的结晶度和规整度，改善聚丙烯的亲水性和柔软性的同时力学性能得以保持；然后再利用端羧基聚乙二醇与壳聚糖上的羟基进行适度交联，最终改性聚丙烯具备极佳的亲水性和较好的力学性能。因此，经过马来酸酐、壳聚糖和端羧基聚乙二醇多重改性后的聚丙烯亲水性极佳，但是改性聚丙烯成本高。皮芯复合结构的双组份纤维是两组分以皮芯形式排布的复合纤维，它由两种性能不同的聚合物沿纤维轴向以一种组分包围另一种组分复合而成，兼具两种纤维的特点。将马来酸酐-壳聚糖/端羧基聚乙二醇改性聚丙烯与聚丙烯以皮芯结构进行复合纺丝后制备纺粘非织造布，马来酸酐-壳聚糖/端羧基聚乙二醇改性聚丙烯做皮层，提供极佳的亲水性，聚丙烯做芯层，提供了较高的断裂强度；则可以添加少量改性聚丙烯即可实现纺粘非织造布良好亲水性和断裂强度。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、1)本发明先通过马来酸酐熔融接枝聚丙烯，然后再与壳聚糖、端羧基聚乙二醇进行反应，制得马来酸酐-壳聚糖/端羧基聚乙二醇改性聚丙烯；将改性聚丙烯与聚丙烯进行皮芯结构复合纺丝、冷却、牵伸、铺网，得到无纺纤维网，再对得到的无纺纤维网实施热轧处理，得到高吸水倍率和良好力学性能的纺粘非制造布。

28、2)本发明是通过化学反应将制得马来酸酐-壳聚糖/端羧基聚乙二醇改性聚丙烯，相比于物理共混改性，产物性能稳定，且通过添加少量改性聚丙烯即可实现纺粘非织造布良好亲水性和断裂强度。

29、3)本发明的湿巾用高吸水倍率的纺粘非织造布，既具有纺粘无纺布不掉屑、不起毛的特点，又具有亲水佳的优势，适用于高精密仪器的擦拭，尤其适用于医用精密仪器。