一种相变聚氨酯熔喷无纺布及其制备方法

本发明涉及一种相变聚氨酯熔喷无纺布及其制备方法，属于织物制备。

背景技术：

1、近年来，相变服装材料引起人们的广泛关注，由于其能够在特定温度范围内吸收或释放热量，为人体提供更加舒适和智能化的穿着体验。目前相变织物的制备方法主要分为两种，一是先通过接枝共聚、皮芯封装、混纺等方法制备相变纤维，再将纤维织造为织物，另一种则是采用织物后整理技术，通过浸渍、热压等方法将相变材料涂覆到织物表面，从而获得相变复合织物。但上述方法存在制备过程复杂，相变组分在高温状态下易变形/泄露，在长期使用过程中易脱落的缺陷。

2、熔喷技术具有原料来源广、工艺流程短、生产效率高等优点，是利用螺杆挤出机将原料加热融化后，通过模头的高温高速空气射流拉伸形成超细纤维，由下方的输网帘接收并依靠纤维间的粘结点直接获得连续纤维材料；所制备的熔喷纤维材料具有纤维直径细、孔径小和孔隙率高等特点，广泛应用于过滤、医疗卫生、环境保护等领域。

3、得益于熔喷技术简单通用的优势，检索发现，也有相关专利提出了制备熔喷相变无纺布的制备方法，如专利cn202211055147.1将相变微胶囊和聚氨酯混合均匀并经计量泵熔融挤出制备得调温棉。该技术通过简单的共混方式，仍旧无法有效解决相变组分与聚合物基体相容性差、结合作用力弱的问题，易在使用过程中发生相变微胶囊脱落的问题。

4、专利cn 114606597 a中，引入聚乙二醇合成了相变聚氨酯并采用熔融纺丝技术得到相变聚氨酯纤维，但仅仅依靠分子链中的的氨基甲酸酯键，所制备的纤维强力差，最大断裂伸长率只有140.38％；且纤维还需进一步混纺、织造等工艺才能获得织物，制备过程复杂、流程繁多。

5、因此，本领域亟需一种可以解决相变组分易变形/脱落的问题，同时提高无纺布断裂强度及断裂伸长率的相变聚氨酯熔喷无纺布制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为解决现有技术中相变聚氨酯熔喷无纺布相变组分易变形/脱落且断裂强度及断裂伸长率较低的问题。

2、为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种相变聚氨酯熔喷无纺布及其制备方法。

3、本发明的第一方面，提供了一种相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1、聚乙二醇、芳香族二异氰酸酯和抗氧剂制备预聚体，再加入芳香族扩链剂，得到相变聚氨酯，烘干；

5、步骤2、将干燥后的聚氨酯加入至熔喷纺丝机料筒，经螺杆挤出后在高速热风下牵伸成纤维，依靠热熔粘结形成相变聚氨酯熔喷无纺布。

6、优选地，所述的步骤1中，聚乙二醇分子量为2000～6000。

7、优选地，所述的步骤1中，制备预聚体在氮气氛围下，以n,n-二甲基甲酰胺为溶剂进行。

8、优选地，所述的步骤1中，烘干条件为：60～80℃真空干燥8～24h。

9、优选地，所述的步骤1中，芳香族二异氰酸酯包括4,4’-亚甲基双(异氰酸苯酯)，异佛尔酮二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯中的一种。

10、优选地，所述的步骤1中，抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

11、优选地，所述的步骤1中，芳香族扩链剂为4,4-二羟基联苯，4,4-二氨基二苯醚，4,4-二羟基二苯醚中的一种。

12、优选地，所述的步骤2中，熔喷纺丝机料筒的熔喷的模头温度在120～150℃，挤出速度为30～60g/min，热风温度为240～300℃，热风压力为0.05～0.3mpa，接收距离为15～30cm，输网帘速度为2～4m/min。

13、优选地，所述的步骤2中，相变聚氨酯熔喷无纺布熔融温度和结晶温度在20～50℃。

14、本发明的第二方面，提供了一种通过上述方法制备得到的相变聚氨酯熔喷无纺布，所制备的无纺布能够在根据环境温度变化而吸热/放热，为人体提供舒适的服装微环境。

15、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

16、(1)本发明以聚乙二醇为相变储能原料，创新性地引入芳香族大分子之间的π-π键，利用聚乙二醇熔融/结晶时能够吸热/放热的特性制备了相变聚氨酯，并通过氨基甲酸酯键共价结合和芳香族大分子的π-π相互作用，使聚氨酯在吸/放热的响应过程中保持固态，避免了相变组分的变形/泄露，具有良好的可循环使用性能。

17、(2)本发明采用熔喷技术一步成型连续纤维无纺布，极大缩减了工艺程序，可实现相变聚氨酯无纺布的高效率、高品质的连续化生产，所制备的无纺布断裂强度为5～20mpa，断裂伸长率为200～800％。

技术特征：

1.一种相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，聚乙二醇分子量为2000～6000。

3.如权利要求1所述的相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，制备预聚体在氮气氛围下，以n,n-二甲基甲酰胺为溶剂进行。

4.如权利要求1所述的相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，烘干条件为：60～80℃真空干燥8～24h。

5.如权利要求1所述的相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，芳香族二异氰酸酯包括4,4’-亚甲基双(异氰酸苯酯)，异佛尔酮二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯中的一种。

6.如权利要求1所述的相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

7.如权利要求1所述的相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，芳香族扩链剂为4,4-二羟基联苯，4,4-二氨基二苯醚，4,4-二羟基二苯醚中的一种。

8.如权利要求1所述的相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，熔喷纺丝机的模头温度为120～150℃，挤出速度为30～60g/min，热风温度为240～300℃，热风压力为0.05～0.3mpa，接收距离为15～30cm，输网帘速度为2～4m/min。

9.如权利要求1所述的相变聚氨酯熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，相变聚氨酯熔喷无纺布熔融温度和结晶温度在20～50℃。

10.一种通过权利要求1～9中任一项所述的方法制备得到的相变聚氨酯熔喷无纺布，其特征在于，所制备的无纺布能够在根据环境温度变化而吸热/放热，为人体提供舒适的服装微环境。

技术总结本发明提供了一种相变聚氨酯熔喷无纺布及其制备方法，包括以下步骤：聚乙二醇、芳香族二异氰酸酯和抗氧剂制备预聚体，再加入芳香族扩链剂，得到相变聚氨酯；将干燥后的聚氨酯加入至熔喷纺丝机料筒，经螺杆挤出后在高速热风下牵伸成纤维，依靠热熔粘结形成相变聚氨酯熔喷无纺布。本发明属于织物制备技术领域，采用熔喷技术一步成型连续纤维无纺布，极大缩减了工艺程序，可实现相变聚氨酯无纺布的高效率、高品质的连续化生产，所制备的无纺布断裂强度为5～20MPa，断裂伸长率为200～800％。技术研发人员：王先锋,林燕燕,李雪芹,曲成冉,郭燕娜,丁彬,俞建勇受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19