高导湿快干功能面料用复合纳米纤维膜及其制备方法和面料
技术领域
本发明涉及化妆品技术领域，特别是涉及高导湿快干功能面料用复合纳米纤维膜及其制备方法和面料。
背景技术
导湿快干涉及到水(包括液态水和水蒸气)在内层织物纤维上的附着(表面吸附)、快速扩散、继而被传输到织物外层纤维,并在外层纤维上蒸发的过程。织物良好的导湿快干性能可以使皮肤上的水分顺利通过织物排出，将人体皮肤表面的热量和汗液转移到外界环境中，消除服装沾水后的湿寒感、湿重感、沾身感，并减少对透气性的影响，从而增加服装热湿舒适性。织物的传导水的性能称为“导湿性能”。目前导湿原料主要包括：①异形截面喷丝孔纺出的异形截面纤维：如1986年，杜邦等人推出了一种横截面呈“+”形或“∞”形的聚酯纤维，该聚酯纤维表面的凹槽有利于水快速传到并在织物中快速扩散，增大蒸发面积；同时由于凹槽的存在增加了纤维的比表面积，进而增大了蒸发面积，加快了水分的蒸发；②细旦化的合成纤维；③高吸湿性纤维。美国Optimer公司采用微混法纺纱，在涤纶中混入少量棉纤维纺成纱线，开发出的Dri-release高性能纱线，能够综合棉和涤纶的优点，纱线中的少量棉可以将皮肤表面的汗液吸收到纱线内，而其中的涤纶拥有较好的导湿性，可以将织物内的汗液迅速迁移到织物表面，使Dri-release纱线具备良好的放湿性能。而具备导湿、快干功能的纳米复合纤维膜是制备高导湿快干功能面料的关键材料，其决定着面料的导湿、快干性能。
卤虫(Artemia)属于小型甲壳类，一般生活在盐湖、沿海盐场水池及其它高盐水浴中。卤虫卵是水产育苗的优质活性饵料，全球每年用于育苗消耗的卤虫卵为1500～2000t(干重)。而卤虫卵壳主要由脂蛋白和正铁血红素组成，不能被鱼和虾的幼体消化，目前卤虫卵空壳一般作为废弃物丢弃。有研究表明，卤虫卵壳含有甲壳素、脂蛋白、正铁红血素、氨基酸等成分，并呈现出中空的圆形结构，因此具有保水和缓释的功能。但目前未见将卤虫卵空壳应用到面料中使面料的导湿性能提升。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种高导湿快干功能面料用复合纳米纤维膜及其制备方法和面料。该复合纳米纤维膜具备优良的导湿、快干功能，适用于制备高导湿、快干功能性面料。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：高导湿快干功能面料用复合纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：
S1、取直径为150～280μm的卤虫卵空壳，洗净，干燥后，球磨得到卤虫卵空壳粉末，将上述粉末分散于溶剂中，超声均匀分散，制备得到卤虫卵壳粉末分散液；将聚氨酯溶解于四氢呋喃中制备得到纺丝液，将上述分散液加入到纺丝液中制备得到共混纺丝液，将共混纺丝液注入纺丝注射器，采用静电纺丝的方法在接收基材上形成聚氨酯/卤虫卵空壳纳米纤维膜；
S2、将亲水型聚合物分散于溶剂中得到亲水纺丝液，将上述纺丝液注入纺丝注射器，采用静电纺丝的方法在上述纳米纤维膜上形成一层亲水纤维膜，即得。
进一步地，所述步骤S1纺丝液中聚氨酯的质量分数为10～25％；所述分散液和所述纺丝液按照0.1～0.5:2的重量比混合得到共混纺丝液；所述接收基材为钢丝网。
进一步地，所述步骤S1中分散卤虫卵空壳粉末采用的溶剂为水、乙醇、丁二醇、丙二醇和甘油中的一种或两种；和/或所述卤虫卵壳粉末分散液中，卤虫卵空壳粉末的质量分数为30～50％。
进一步地，所述步骤S1中分散卤虫卵空壳粉末采用的溶剂为甘油；和/或所述卤虫卵壳粉末分散液中，卤虫卵空壳粉末的质量分数为35％。卤虫卵空壳存在较难分散的问题，将其加入溶剂中，可通过加热或超声手段使其在溶剂中呈现均匀分散的状态。另外，卤虫卵空壳粉末的质量分数范围最好在30～50％之间，如果低于30％，溶液的可纺性会降低，在喷丝过程中，有部分溶液无法成丝，以液滴的形式出现；如果超过50％则容易出现喷丝针头被堵，纺丝停止的情况。
进一步地，所述步骤S2中所述亲水型聚合物为聚丙烯酸钠或聚丙烯酰胺。
进一步地，所述步骤S2中亲水型聚合物为聚丙烯酰胺；和/或所述亲水纺丝液中聚丙烯酰胺的质量分数为10～25％。所述分散亲水型聚合物采用的溶剂可选自水、乙酸、异丙醇、乙二醇、二氯甲烷和二甲基亚砜中的一种或两种以上。更优选地，分散聚丙烯酰胺采用的溶剂为水。
进一步地，，所述步骤S1、S2中，所述静电纺丝的工艺参数为：电压为18～26KV，喷丝头与面料基材的距离为10～22cm，纺丝液灌注速度为1～3ml/h。控制电压和接收距离可获得良好性能的纤维层，而如果电压太高或者接收距离太短，纺丝液中的溶剂来不及挥发，纤维容易连成一体。
进一步地，所述步骤S1、S2中所得纤维的直径为200～500μm，所得纤维膜的孔径为1～4μm，所得纤维膜的厚度为10～40μm。
本发明另一目的在于提供上述的制备方法制备得到的复合纳米纤维膜。
本发明另一目的在于提供一种高导湿快干功能面料，所述面料包含上述的复合纳米纤维膜。
本发明制备得到的复合纳米纤维膜核心技术点在于，通过静电纺丝的方法沉积形成一层聚氨酯/卤虫卵空壳纳米纤维膜层，起到吸湿-导湿的作用，虽然卤虫卵空壳经球磨成纳米级粉末后，球形中空结构遭到破坏，但是由于卤虫卵空壳主要由大量的脂蛋白作为主要成分，因此仍然具备较高保水性，同时卤虫卵空壳表面具有微小的裂缝，可以保证水分不会过多停留，使其具备导流的性能。同时卤虫卵空壳与聚氨酯的结合，提高了聚氨酯的亲水性，使得该纤维膜呈现部分疏水，部分亲水的特性，可实现对水分的吸收、扩散。进一步通过在上述纤维膜上沉积一层亲水层，当水分子经由卤虫卵空壳的导流作用传递到该亲水层时，水分可以实现快速的蒸发，从而达到快干的效果。
因此，本发明具有以下有益效果：
1、本发明复合纳米纤维膜由具备部分亲水/部分疏水性质的聚氨酯/卤虫卵空壳纤维膜层和亲水纤维膜层复合而成，其中采用聚氨酯/卤虫卵空壳粉末沉积形成的纤维膜作为吸湿-导湿层，采用亲水层作为水分逸散层，可以有效实现对汗液的吸收、扩散及蒸发作用，适用于制备高导湿、快干功能性面料。
2、本发明的导湿层主要由废弃物卤虫卵空壳制备而成，解决了卤虫卵空壳大量丢弃造成的资源浪费及环境污染问题。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方法，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例一、高导湿快干功能面料用复合纳米纤维膜的制备
S1、取直径为150～280μm的卤虫卵空壳，洗净，干燥后，球磨得到纳米卤虫卵空壳粉末，将上述粉末于室温环境下分散于甘油中，采用超声使卤虫卵空壳粉末均匀分散，制备得到含35％质量分数卤虫卵空壳粉末的分散液；将聚氨酯溶解于四氢呋喃中制备得到聚氨酯质量分数为22％的纺丝液，按照0.3:2的重量比将分散液和纺丝液混合得到共混纺丝液，将共混纺丝液注入纺丝注射器，在喷丝头与接收基材之间施加高压静电场，电压为20KV，调整喷丝头与接收基材之间的距离为20cm，纺丝液灌注速度为1ml/h，通过静电纺丝的方法在接收基材上形成聚氨酯/卤虫卵空壳纳米纤维膜；所得纤维的直径为300μm，所得纤维膜的孔径为3μm，所得纤维膜的厚度为25μm；
S2、将聚丙烯酰胺分散于水中得到含15％质量分数的聚丙烯酰胺亲水纺丝液，将上述纺丝液注入纺丝注射器，通过静电纺丝的方法在聚氨酯/卤虫卵空壳纳米纤维膜上形成一层亲水纤维膜层；其中，纺丝电压为22KV，接收距离为20cm，纺丝液灌注速度为1ml/h；所得纤维的直径为400μm，所得纤维膜的孔径为4μm，所得纤维膜的厚度为30μm。
实施例二、高导湿快干功能面料用复合纳米纤维膜的制备
S1、取直径为150～280μm的卤虫卵空壳，洗净，干燥后，球磨得到纳米卤虫卵空壳粉末，将上述粉末于室温环境下分散于水中，采用超声使卤虫卵空壳粉末均匀分散，制备得到含30％质量分数卤虫卵空壳粉末的分散液；将聚氨酯溶解于四氢呋喃中制备得到聚氨酯质量分数为15％的纺丝液，按照0.1:2的重量比将分散液和纺丝液混合得到共混纺丝液，将共混纺丝液注入纺丝注射器，在喷丝头与接收基材之间施加高压静电场，电压为26KV，调整喷丝头与接收基材之间的距离为20cm，纺丝液灌注速度为2ml/h，通过静电纺丝的方法在接收基材上形成聚氨酯/卤虫卵空壳纳米纤维膜；所得纤维的直径为500μm，所得纤维膜的孔径为4μm，所得纤维膜的厚度为30μm；
S2、将聚丙烯酰胺分散于水中得到含20％质量分数的聚丙烯酰胺亲水纺丝液，将上述纺丝液注入纺丝注射器，通过静电纺丝的方法在聚氨酯/卤虫卵空壳纳米纤维膜上形成一层亲水纤维膜层；其中，纺丝电压为22KV，接收距离为20cm，纺丝液灌注速度为2ml/h；所得纤维的直径为400μm，所得纤维膜的孔径为3μm，所得纤维膜的厚度为40μm。
实施例三、高导湿快干功能面料用复合纳米纤维膜的制备
S1、取直径为150～280μm的卤虫卵空壳，洗净，干燥后，球磨得到纳米卤虫卵空壳粉末，将上述粉末于室温环境下分散于水中，采用超声使卤虫卵空壳粉末均匀分散，制备得到含45％质量分数卤虫卵空壳粉末的分散液；将聚氨酯溶解于四氢呋喃中制备得到聚氨酯质量分数为25％的纺丝液，按照0.5:2的重量比将分散液和纺丝液混合得到共混纺丝液，将共混纺丝液注入纺丝注射器，在喷丝头与接收基材之间施加高压静电场，电压为25KV，调整喷丝头与接收基材之间的距离为20cm，纺丝液灌注速度为2ml/h，通过静电纺丝的方法在接收基材上形成聚氨酯/卤虫卵空壳纳米纤维膜；所得纤维的直径为400μm，所得纤维膜的孔径为4μm，所得纤维膜的厚度为30μm；
S2、将聚丙烯酰胺分散于水中得到含22％质量分数的聚丙烯酰胺亲水纺丝液，将上述纺丝液注入纺丝注射器，通过静电纺丝的方法在聚氨酯/卤虫卵空壳纳米纤维膜上形成一层亲水纤维膜层；其中，纺丝电压为26KV，接收距离为20cm，纺丝液灌注速度为2ml/h；所得纤维的直径为500μm，所得纤维膜的孔径为4μm，所得纤维膜的厚度为20μm。
对比例一、与实施例一区别在于，步骤S1不加入卤虫卵空壳分散液，其余参数与实施例一相同。
对比例二、与实施例一区别在于，卤虫卵空壳粉末分散液与聚氨酯纺丝液按1:1的重量比混合。
试验一、导湿快干性能测试
按照GB/T21655.2-2009中《纺织品吸湿速干性的评定》方法中第二部分《动态水分传递法》的测试方法测试实施例一～三及对比例一～二所述复合纤维膜的疏水面向亲水面传递的浸湿时间、吸水速率、液态水扩散速度和单向传递速度及液态水动态传递综合指数来计算纤维膜的综合导湿快干能力，以表征该纤维膜的导湿快干性能，评价标准如表1所示，评价结果如表2所示。
表1具体指标与评价等级标准
表2评价结果
注：各指标的单位与表1相同。
由上表可看出，本发明实施例一～三复合纳米纤维膜具有优良的导湿、快干性能，而这种效果的实现是比较依赖于卤虫卵空壳粉末的存在的，如果不加入卤虫卵空壳粉末，会影响复合纳米纤维膜的整体性能。如对比例一，由于聚氨酯呈现疏水性，因此疏水的聚氨酯纤维膜作为吸湿层，其吸湿能力较差，导致浸湿时间有明显延长，吸水速率明显降低，从而进一步影响其他指标。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
