一种透气性防水面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织面料技术领域，具体涉及一种透气性防水面料及其制备方法。
背景技术
面料就是用来制作服装的材料。作为服装三要素之一，面料不仅可以诠释服装的风格和特性，而且直接左右着服装的色彩、造型的表现效果。其中，功能性面料是指具有某种特殊性能和用途的面料，比如防水、防风、透气、透湿、保暖、防油、易去污、防菌除臭、防紫外线、防静电、防辐射、防阻燃、耐高温、耐酸碱等功能。新型功能型纺织材料中，涤纶纤维是开发最多的一种合成纤维。
功能性面料主要采用功能纤维织造法和功能助剂浸轧法两种途径获得。功能纤维制造法是指在纱纺阶段采用具有特种功能的高性能纤维，如在《国家重点新产品计划支持领域(2012)》中提到的“碳纤维、芳纶、芳砜纶、高强维纶、高强高模聚乙烯、聚苯硫醚(PPS)、聚苯并双恶唑(PBO)等高性能纤维”，其中芳纶纤维具有耐高温、阻燃和高韧性，可制成各种防护服、消防服和防弹服等。功能助剂浸轧法是指采用先进的涂层技术在布面上涂上不同的化工原料使其具有防水、阻燃、抗静电、增强强度等特殊功能。常用的涂层材质有PU(聚氨基甲酸酯)涂层、PVC(聚氯乙烯)涂层和PA(聚丙烯酸酯)涂层等。
聚酰胺(PA)俗称尼龙，是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂的总称，其具有优异的力学性能、摩擦磨损性能、自润滑性、吸震及消音等性能，耐油、碱、弱酸和一般有机溶剂。聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺和脂肪-芳香族聚酰胺，而芳香族聚酰胺又包括半芳香聚酰胺和全芳香聚酰胺。其中，脂肪族聚酰胺品种多，产量大，应用最为广泛。脂肪族聚酰胺由于熔点低、流动性好，所以其制品表面好，但是其吸水率高导致其尺寸稳定差，而且其复合产品模量较低，不适合做外壳类材料。近些年来，半芳香聚酰胺(如PA6T、PA9T和PA10T)的兴起为聚酰胺的应用增加了更多的选择性。
尼龙是聚酰胺纤维(锦纶)的一种说法，可制成长纤或短纤。锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，又称耐纶(Nylon)。英文名称Polyamide(简称PA)，其基本组成物质是通过酰胺键—[NHCO]—连接起来的脂肪族聚酰胺。
但是，目前所使用的面料还存在以下问题：
1、透气性较差，穿着舒适度差，用户体验差;
2、防水性能差，容易沾水，湿透，穿着舒适度差，用户体验差;
3、(经向)拉伸强度和顶破强度较低，力学性能较差，容易被外力的作用下，出现严重的变形，甚至撕破或者破裂，导致产品的使用寿命较短。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种透气性防水面料及其制备方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种透气性防水面料，所述透气性防水面料由高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维混纺，然后经针织或机织工艺，并采用三防整理剂整理后制得;其中，按重量份计为：高性能复合纤维60～68份、棉纤维20～25份、竹纤维12～16份和聚四氟乙烯纤维7～10份;
所述高性能复合纤维包括内层和外层;
所述外层包覆于所述内层的外表面，且所述外层的截面轮廓呈圆形;
所述内层和外层的截面面积之比为1：(0.55～0.65);
所述内层由包括以下重量份的原料制成：聚己二酰己二胺75～85份、有机硅改性聚氨酯弹性体18～23份、轻质纳米碳酸钙6～9份;
所述外层由包括以下重量份的原料制成：聚十二烷酰己二胺55～65份、聚己二酸戊二胺30～37份、苯醚撑硅橡胶8～12份、石墨烯纤维2～2.5份、玻璃纤维2.4～3份、纳米二氧化硅1.8～2.2份、氧化聚乙烯蜡4～6份。
优选的，所述透气性防水面料由高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维混纺并经针织或机织工艺制得;其中，按重量份计为：高性能复合纤维64份、棉纤维22.5份、竹纤维14份和聚四氟乙烯纤维8.5份;
所述内层和外层的截面面积之比为1：0.6;
所述内层由包括以下重量份的原料制成：聚己二酰己二胺80份、有机硅改性聚氨酯弹性体20.5份、轻质纳米碳酸钙7.5份;
所述外层由包括以下重量份的原料制成：聚十二烷酰己二胺60份、
聚己二酸戊二胺34份、
苯醚撑硅橡胶10份、
石墨烯纤维2.3份、
玻璃纤维2.7份、
纳米二氧化硅2份、
氧化聚乙烯蜡5份。
优选的，所述内层的截面轮廓呈正五角星形。
优选的，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：抗氧化剂2～4份。
优选的，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：热稳定剂2～4份。
优选的，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：填料3～4份。
优选的，所述三防整理剂为奥利氟宝7713三防整理剂。
优选的，所述填料为超细珍珠粉。
本发明还提供一种所述的透气性防水面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述内层和外层的各原料，将内层和外层的各原料分别进行烘干，烘干至内层和外层的各原料的含水率均低于3‰;然后将内层和外层原料分别混合均匀，备用;
B、将混合后的内层原料送入单螺杆挤出机熔融成内层混合熔体;
C、将混合后的外层原料送入双螺杆挤出机熔融成外层混合熔体;
D、所述内层混合熔体和外层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有内层和外层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高性能复合纤维;
E、然后将高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维进行混纺，得到混纺纤维;
F、所述混纺纤维经针织或机织工艺制得透气性防水面料初品;
G、将透气性防水面料初品采用三防整理剂进行整理后，制得所述透气性防水面料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的透气性防水面料通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，制得的透气性防水面料的透气率高，透气性能好;防水性能好;(经向)拉伸强度和顶破强度高，力学性能好，耐用性好;各项性能指标优良，综合使用性能好，提升了产品的使用体验和使用寿命。
其中，本发明的透气性防水面料采用高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维进行混合，高性能复合纤维主要提供良好的力学性能(抗撕裂和耐磨)及回弹性，保证(经向)拉伸强度和顶破强度高，力学性能好，耐用性好;棉纤维主要用于提高吸湿性能，增加穿着舒适度;竹纤维可大大提升透气性能，且吸湿性能好，穿着舒适度高;聚四氟乙烯纤维的添加增加疏水性，增加排水(汗)性能，增强了防水性。
本发明所述的高性能复合纤维中，内层采用聚己二酰己二胺作为主要的基体材料，具有较好的强度、耐磨性能，保证了较好的力学性能。
添加了适量的有机硅改性聚氨酯弹性体，提高了柔软性和回弹性。
添加了适量的轻质纳米碳酸钙增加了内层的强度，且质量较轻，成本较低。
外层采用聚十二烷酰己二胺和聚己二酸戊二胺作为主要的复合基体材料，具有比内层更高的强度和更好的耐磨性能，且柔软性和回弹性也更好，力学性能优异。
添加适量的苯醚撑硅橡胶，添加后能显著提升本发明的高性能复合纤维的撕裂强度，还可提高本发明的高性能复合纤维的拉升强度和断裂伸长率等，且很好的兼顾了超轻性和优良的力学性能。
添加适量的石墨烯纤维，与其他组分相互配合，大大显著改善了本发明的高性能复合纤维的减磨性能，提升了耐磨性能;且进一步地提升本发明的高性能复合纤维的撕裂强度，以及拉升强度和断裂伸长率等，且很好的兼顾了超轻性和优良的力学性能。
添加适量的玻璃纤维和纳米二氧化硅，显著提升了本发明的高性能复合纤维的撕裂强度，以及拉升强度和断裂伸长率等，提高力学性能。
添加了适量的填料(超细珍珠粉)具有增强作用，且可提升透气性和舒适度。
添加适量的氧化聚乙烯蜡对本发明的高性能复合纤维的外层各原料起到良好分散相容性，使本发明的高性能复合纤维的外层各原料更容易混合均匀。
本发明所述抗氧化剂是本领域常用的抗氧化剂，主要抗(热)氧化的作用。本领域的技术人员可以根据需要确定抗氧化剂的种类和用量。
本发明所述热稳定剂是本领域常用的热稳定剂，主要抗(热)氧化的作用。本领域的技术人员可以根据需要确定热稳定剂的种类和用量。
本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法;所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种透气性防水面料，所述透气性防水面料由高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维混纺，然后经针织或机织工艺，并采用三防整理剂整理后制得;其中，按重量份计为：高性能复合纤维60～68份、棉纤维20～25份、竹纤维12～16份和聚四氟乙烯纤维7～10份;
所述高性能复合纤维包括内层和外层;
所述外层包覆于所述内层的外表面，且所述外层的截面轮廓呈圆形;
所述内层和外层的截面面积之比为1：(0.55～0.65);
所述内层由包括以下重量份的原料制成：聚己二酰己二胺75～85份、有机硅改性聚氨酯弹性体18～23份、轻质纳米碳酸钙6～9份;
所述外层由包括以下重量份的原料制成：聚十二烷酰己二胺55～65份、聚己二酸戊二胺30～37份、苯醚撑硅橡胶8～12份、石墨烯纤维2～2.5份、玻璃纤维2.4～3份、纳米二氧化硅1.8～2.2份、氧化聚乙烯蜡4～6份。
优选的，所述透气性防水面料由高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维混纺并经针织或机织工艺制得;其中，按重量份计为：高性能复合纤维64份、棉纤维22.5份、竹纤维14份和聚四氟乙烯纤维8.5份;
所述内层和外层的截面面积之比为1：0.6;
所述内层由包括以下重量份的原料制成：聚己二酰己二胺80份、有机硅改性聚氨酯弹性体20.5份、轻质纳米碳酸钙7.5份;
所述外层由包括以下重量份的原料制成：聚十二烷酰己二胺60份、聚己二酸戊二胺34份、苯醚撑硅橡胶10份、石墨烯纤维2.3份、玻璃纤维2.7份、纳米二氧化硅2份、氧化聚乙烯蜡5份。
优选的，所述内层的截面轮廓呈正五角星形。
优选的，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：抗氧化剂2～4份。
优选的，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：热稳定剂2～4份。
优选的，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：填料3～4份。
优选的，所述三防整理剂为奥利氟宝7713三防整理剂。
优选的，所述填料为超细珍珠粉。
本实施例还提供一种所述的透气性防水面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述内层和外层的各原料，将内层和外层的各原料分别进行烘干，烘干至内层和外层的各原料的含水率均低于3‰;然后将内层和外层原料分别混合均匀，备用;
B、将混合后的内层原料送入单螺杆挤出机熔融成内层混合熔体;
C、将混合后的外层原料送入双螺杆挤出机熔融成外层混合熔体;
D、所述内层混合熔体和外层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有内层和外层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高性能复合纤维;
E、然后将高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维进行混纺，得到混纺纤维;
F、所述混纺纤维经针织或机织工艺制得透气性防水面料初品;
G、将透气性防水面料初品采用三防整理剂进行整理后，制得所述透气性防水面料。
实施例2：
一种透气性防水面料，所述透气性防水面料由高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维混纺，然后经针织或机织工艺，并采用三防整理剂整理后制得;其中，按重量份计为：高性能复合纤维60份、棉纤维20份、竹纤维12份和聚四氟乙烯纤维7份;
所述高性能复合纤维包括内层和外层;
所述外层包覆于所述内层的外表面，且所述外层的截面轮廓呈圆形;
所述内层和外层的截面面积之比为1：0.55;
所述内层由包括以下重量份的原料制成：聚己二酰己二胺75份、有机硅改性聚氨酯弹性体18份、轻质纳米碳酸钙6份;
所述外层由包括以下重量份的原料制成：聚十二烷酰己二胺55份、聚己二酸戊二胺30份、苯醚撑硅橡胶8份、石墨烯纤维2份、玻璃纤维2.4份、纳米二氧化硅1.8份、氧化聚乙烯蜡4份。
在本实施例中，所述内层的截面轮廓呈正五角星形。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：抗氧化剂2份。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：热稳定剂2份。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：填料3份。
在本实施例中，所述三防整理剂为奥利氟宝7713三防整理剂。
在本实施例中，所述填料为超细珍珠粉。
在本实施例中，所述的透气性防水面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述内层和外层的各原料，将内层和外层的各原料分别进行烘干，烘干至内层和外层的各原料的含水率均低于2.5‰;然后将内层和外层原料分别混合均匀，备用;
B、将混合后的内层原料送入单螺杆挤出机熔融成内层混合熔体;
C、将混合后的外层原料送入双螺杆挤出机熔融成外层混合熔体;
D、所述内层混合熔体和外层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有内层和外层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高性能复合纤维;
E、然后将高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维进行混纺，得到混纺纤维;
F、所述混纺纤维经针织或机织工艺制得透气性防水面料初品;
G、将透气性防水面料初品采用三防整理剂进行整理后，制得所述透气性防水面料。
实施例3：
一种透气性防水面料，所述透气性防水面料由高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维混纺，然后经针织或机织工艺，并采用三防整理剂整理后制得;
其中，按重量份计为：高性能复合纤维68份、棉纤维25份、竹纤维16份和聚四氟乙烯纤维10份;
所述高性能复合纤维包括内层和外层;
所述外层包覆于所述内层的外表面，且所述外层的截面轮廓呈圆形;
所述内层和外层的截面面积之比为1：0.65;
所述内层由包括以下重量份的原料制成：聚己二酰己二胺85份、有机硅改性聚氨酯弹性体23份、轻质纳米碳酸钙9份;
所述外层由包括以下重量份的原料制成：聚十二烷酰己二胺65份、
聚己二酸戊二胺37份、
苯醚撑硅橡胶12份、
石墨烯纤维2.5份、
玻璃纤维3份、
纳米二氧化硅2.2份、
氧化聚乙烯蜡6份。
在本实施例中，所述内层的截面轮廓呈正五角星形。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：抗氧化剂4份。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：热稳定剂4份。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：填料4份。
在本实施例中，所述三防整理剂为奥利氟宝7713三防整理剂。
在本实施例中，所述填料为超细珍珠粉。
在本实施例中，所述的透气性防水面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述内层和外层的各原料，将内层和外层的各原料分别进行烘干，烘干至内层和外层的各原料的含水率均低于2.5‰;然后将内层和外层原料分别混合均匀，备用;
B、将混合后的内层原料送入单螺杆挤出机熔融成内层混合熔体;
C、将混合后的外层原料送入双螺杆挤出机熔融成外层混合熔体;
D、所述内层混合熔体和外层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有内层和外层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高性能复合纤维;
E、然后将高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维进行混纺，得到混纺纤维;
F、所述混纺纤维经针织或机织工艺制得透气性防水面料初品;
G、将透气性防水面料初品采用三防整理剂进行整理后，制得所述透气性防水面料。
实施例4：
一种透气性防水面料，所述透气性防水面料由高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维混纺，然后经针织或机织工艺，并采用三防整理剂整理后制得;其中，按重量份计为：高性能复合纤维64份、棉纤维22.5份、竹纤维14份和聚四氟乙烯纤维8.5份;
所述高性能复合纤维包括内层和外层;
所述外层包覆于所述内层的外表面，且所述外层的截面轮廓呈圆形;
所述内层和外层的截面面积之比为1：0.6;
所述内层由包括以下重量份的原料制成：聚己二酰己二胺80份、有机硅改性聚氨酯弹性体20.5份、轻质纳米碳酸钙7.5份;
所述外层由包括以下重量份的原料制成：聚十二烷酰己二胺60份、聚己二酸戊二胺34份、苯醚撑硅橡胶10份、石墨烯纤维2.3份、玻璃纤维2.7份、纳米二氧化硅2份、氧化聚乙烯蜡5份。
在本实施例中，所述内层的截面轮廓呈正五角星形。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：抗氧化剂3份。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：热稳定剂3份。
在本实施例中，所述内层和外层均还包括以下重量份的原料：填料3.5份。
在本实施例中，所述三防整理剂为奥利氟宝7713三防整理剂。
在本实施例中，所述填料为超细珍珠粉。
在本实施例中，所述的透气性防水面料的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述内层和外层的各原料，将内层和外层的各原料分别进行烘干，烘干至内层和外层的各原料的含水率均低于2.5‰;然后将内层和外层原料分别混合均匀，备用;
B、将混合后的内层原料送入单螺杆挤出机熔融成内层混合熔体;
C、将混合后的外层原料送入双螺杆挤出机熔融成外层混合熔体;
D、所述内层混合熔体和外层混合熔体，进入复合纺丝机，经熔体分配后，从复合喷丝板中喷出，形成具有内层和外层结构的丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高性能复合纤维;
E、然后将高性能复合纤维、棉纤维、竹纤维和聚四氟乙烯纤维进行混纺，得到混纺纤维;
F、所述混纺纤维经针织或机织工艺制得透气性防水面料初品;
G、将透气性防水面料初品采用三防整理剂进行整理后，制得所述透气性防水面料。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的透气性防水面料(克重500g/m2)以及普通纯棉面料(克重500g/m2)进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
从上表可以看出，与普通纯棉面料相比，本发明的透气性防水面料具有以下优点：透气率高，透气性能好;防水性能好;(经向)拉伸强度和顶破强度高，力学性能好，耐用性好;各项性能指标优良，综合使用性能好。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
