一种高透湿长效抗静电防护面料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于防护服技术领域，具体涉及一种高透湿长效抗静电防护面料及其制备方法和应用。

背景技术

静电是由固体表面的摩擦、接触、碰撞等外力因素导致物体表面的正负电荷数量失衡产生的一种放电现象。在生活中衣物表面上大量堆积静电，会使衣物上吸附灰尘，使得衣服黏附在身体上，让人在日常活动工作中感到强烈不适。而且还会对人体造成瞬间冲击性电击，对人体心脏、神经等部位造成损害，引起人受惊起跳、做出强烈反应、不舒适、精神紧张等。另一方面，静电也会影响正常工业生产，例如在电子行业中，静电是引起计算机及其他电子元件故障的重要原因之一，严重的会击穿元件，使其直接报废；在纺织行业中，由于静电的影响，会导致松散的纤维网出现破裂、堵塞喇叭口、缠绕机件等现象；在医疗卫生行业中，药品会因为静电而吸附灰尘，使药品质量得不到保障；尤其是在高等级病原微生物实验室，静电的吸附作用会致使病原体被吸附到防护服上从而被带出实验室，严重时还会导致病原体的致病传播，造成无法预估的损失。

传统抗静电处理技术主要采用如下几种技术：1)一种是将表面活性剂添加到成型材料的表面(例如中国专利CN111746057A)，但是随着洗涤次数的增加，抗静电效果必然会逐渐下降；2)一种是将抗静电剂添加到熔融状态下的高聚物中，再经过喷丝制成各种纤维(例如中国专利CN102071496A)，但是该抗静电剂在聚合物纤维中的作用原理是通过迁移到纤维表面，利用抗静电剂分子中的亲水部分在纤维表面吸附一层水膜来增强其表面电导率，但是现有的防护服面料通常还需要在纤维无纺布表面增加一层透气层，纤维无纺布表面的抗静电剂不可避免地会继续向上迁移到透气层中，影响透气性能以及表面性能(例如氧化黄变或者面料变脆硬等)，进而影响产品的使用寿命；3)另一种有效的方法是在熔融状态下的高聚物中添加无机导电填料(例如石墨、炭黑或金属填料)，但是无机填料在聚合物中分散困难，而且还会对聚合物基体有一定的腐蚀作用，同时聚合物纤维的手感以及表观性能也会受到无机盐的影响。

因此，需要开发一种使用寿命长的高透湿长效抗静电防护面料。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的抗静电面料中抗静电效果仍有待提高以及使用寿命较短的缺陷，提供一种使用寿命长的高透湿长效抗静电防护面料。

本发明的另一目的在于提供所述高透湿长效抗静电防护面料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述高透湿长效抗静电防护面料在制备防护服中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高透湿长效抗静电防护面料，包括无纺布层和无纺布层表面的抗静电透气层，所述抗静电透气层中含有微孔；其中，抗静电透气层包括底层和表层，靠近无纺布层的底层为聚烯烃透气膜，表层为添加有抗静电剂的抗静电PE透气膜；所述微孔的孔径为微米级。

本发明是通过将抗静电剂添加到透气层表层中，形成一种表面具有抗静电效果的透气层，具体地，是在常规透气膜(即聚烯烃透气膜)表面复合一层添加有抗静电剂的抗静电PE透气膜。将抗静电剂添加到透气层表层中，可以有效避免现有技术中添加在纤维无纺布层中的抗静电剂向上迁移到透气层中，影响透湿性能以及诱使透气层发生黄变；同时，还不会影响防护面料的表观性能，因此，制备得到的抗静电防护面料的抗静电效果好，且面料具有更长的使用寿命。

优选地，所述聚烯烃透气膜的克重为14～24g/m

优选地，所述聚烯烃透气膜和抗静电PE透气膜的重量比为(1.5～3):1。

常规无纺布均可用于本发明中。优选地，所述无纺布层中的无纺布为单S、SS和SSS纺粘聚丙烯非织造布。

进一步优选地，所述无纺布层中的无纺布为SSS无纺布。

优选地，所述聚烯烃透气膜中的聚烯烃树脂为LLDPE、MLLDPE或LDPE中的一种或几种的组合。

优选地，所述聚烯烃透气膜中还添加有利于成孔的无机填料。所述无机填料为重质碳酸钙。

优选地，所述聚烯烃透气膜中，无机填料与聚烯烃树脂的重量比为(1～1.5:1)。

在本发明的优选用量范围内，制备得到的聚烯烃透气膜中的微孔孔径大小较为一致且分布更加均匀，透气效果更好。

优选地，所述抗静电剂为聚醚嵌段聚酰胺。

优选地，所述抗静电PE透气膜中，抗静电剂与PE的重量比为(0.4～0.8):1；进一步优选为0.5:1。

选用本发明的优选用量范围内的高分子抗静电剂，可以在抗静电PE透气膜中形成孔径大小较为一致且分布更加均匀的微孔，使得制备得到的抗静电防护面料具有更加优异的的抗静电效果以及透气性能。

优选地，无纺布层和抗静电透气层通过复合胶水连接。

优选地，所述复合胶水为热熔胶，进一步优选为PUR胶。

上述高透湿长效抗静电防护面料的制备方法，包括如下步骤：

S1.抗静电透气层的制备

S11.无机填料和聚烯烃混合均匀，得到混合物1(即制备聚烯烃透气膜的混合原料)；

S12.抗静电剂和PE混合均匀，得到混合物2(即制备抗静电PE透气膜的混合原料)；

S13.将混合物1和混合物2分别加入到共挤挤出机中的不同加料口，经熔融共挤出、流延、吹膜后得到所述抗静电透气层；

S2.高透湿长效抗静电防护面料的制备

用复合胶水将无纺布和S1.制备得到的抗静电透气层中的聚烯烃透气膜一面粘合到一起，即得到所述高透湿长效抗静电防护面料。

本发明选用吹膜工艺先制备抗静电透气层，吹膜过程中，通过拉伸制孔机理，分别在聚烯烃透气膜和抗静电PE透气膜中形成一定大小的微孔结构，这些微孔结构一方面便于进行抗静电透气层两侧的空气交换，将湿气排出；另一方面，在抗静电PE透气膜中还可以形成导电通道，有利于提高面料的抗静电性能，同时，使得面料在经过多次擦拭或水洗后，抗静电效果仍然能够保持在较高的水平。

优选地，步骤S13.中，熔融共挤出的温度为180～270℃，具体地，从加料口到机头各区的温度分别为210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃和240℃。

优选地，步骤S13.中，所述吹膜的吹胀比为1～3。

优选地，步骤S2.中所述高透湿长效抗静电防护面料的粘合在高速复合机上进行。

优选地，步骤S2.中所述复合胶水的用量为1.6～2.8g/m

优选地，所述无纺布层的克重为15～80g/m

上述高透湿长效抗静电防护面料在制备防护服中的应用也在本发明的保护范围之内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明是将抗静电剂添加到透气层表层中，在常规透气膜(即聚烯烃透气膜)表面复合一层添加有抗静电剂的抗静电PE透气膜，制备得到的抗静电防护面料的抗静电效果好，且面料具有更长的使用寿命。

说明书附图

图1为本发明实施例1～25制备得到的高透湿长效抗静电防护面料的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。

本发明的实施例采用以下原料：

无纺布：

无纺布-1#：SSS纺粘无纺布，规格：1600mm*40g，购自广东金三发科技有限公司；

无纺布-2#：SS纺粘无纺布，规格：1600mm*40g，购自广东金三发科技有限公司；

无纺布-3#：S纺粘无纺布，规格：1600mm*40g，购自广东金三发科技有限公司；

无纺布-4#：SS纺粘无纺布，规格：1600mm*15g，购自广东金三发科技有限公司；

无纺布-5#：S纺粘无纺布，规格：1600mm*80g，购自广东金三发科技有限公司；

无机填料：

1：重质碳酸钙1，平均粒径0.5微米，购自Omya；

2：重质碳酸钙2，平均粒径1.5微米，购自Imerys；

3：重质碳酸钙3，平均粒径3微米，购自Imerys；

聚烯烃树脂：

聚烯烃-1：LLDPE，LLDPE DFDA-7042购自中国石油天然气股份有限公司；

聚烯烃-2：MLLDPE，MLLDPE DFDA-7044，购自中国石油天然气股份有限公司；

抗静电剂：聚醚嵌段聚酰胺，购自新活化工产品有限公司；

胶水：PUR胶，市售；

实施例1～25

本实施例提供一系列高透湿长效抗静电防护面料，按照表1～4中的配方，按照包括如下步骤的制备方法制备得到：

S1.抗静电透气层的制备

S11.将无机填料和聚烯烃加入到高速混合机中混合均匀，得到混合物1(即制备聚烯烃透气膜的混合原料)；

S12.将抗静电剂和PE加入到高速混合机中混合均匀，得到混合物2(即制备抗静电PE透气膜的混合原料)；

S13.将混合物1和混合物2分别加入到共挤挤出机的不同加料口，经熔融共挤出、流延、吹膜后得到所述抗静电透气层；其中，共挤挤出机中，从加料口到机头不同区的温度分别为210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、240℃；吹膜的吹胀比为1～3；

S2.高透湿长效抗静电防护面料的制备

用复合胶水将无纺布和S1.制备得到的抗静电透气层中的聚烯烃透气膜一面在高速复合机上粘合到一起，即得到所述高透湿长效抗静电防护面料。

表1实施例1～5的高透湿长效抗静电防护面料的配方(重量份)及参数

表2实施例6～13的高透湿长效抗静电防护面料的配方(重量份)及参数

表3实施例14～20的高透湿长效抗静电防护面料的配方(重量份)及参数

表4实施例21～25高透湿长效抗静电防护面料的配方(重量份)及参数

对比例1

本对比例与实施例2的不同之处在于，步骤S1.中，将抗静电剂、无机填料与聚烯烃加入到高速混合机中混合均匀，得到混合物；再将得到的混合物经熔融挤出、流延、吹膜后得到所述抗静电透气层，即在抗静电透气层中，抗静电剂与无机填料混合均匀分布在聚烯烃透气膜中。

对比例2

本对比例与实施例2的不同之处在于，步骤S2.中，无纺布和S1.制备得到的抗静电透气层中的抗静电PE透气膜一面进行粘合。

性能测试

对上述实施例和对比例制备得到的抗静电防护面料的抗静电性能、透湿性能、面料表面理化性能及其性能的稳定性进行测试，具体测试方法如下：

1.抗静电性能：选用表面电阻率测试仪对抗静电防护面料的洗涤前和洗涤10次后的表面电阻率进行测试，测试标准为EN1149-5:2018；

2.透湿性能：采用水蒸气透过率测试仪对抗静电防护面料的洗涤前和洗涤10次后的透湿量(单位为g/(m

3.面料表面理化性能：

3.1黄变测试

采用色差仪，通过洗涤前以及洗涤10次后抗静电防护面料b值的变化来表征；

3.2断裂强度

使用电子强力仪对制备得到的抗静电防护面料洗涤前和洗涤10次后的断裂强度进行测试，测试标准为GB/T 24218.3-2010。

测试结果详见表5。

表5性能测试结果

本发明中，制备得到的高透湿长效抗静电防护面料的结示意图如图1所示，从图中可以看出，抗静电透气层(包括3-聚烯烃透气膜和6-抗静电PE透气膜)中形成了微孔，这是因为聚烯烃和PE在吹塑拉伸过程中，聚烯烃基体中的无机填料会在拉伸作用下与聚烯烃基体发生分离，以无机填料为中心，形成一定大小的微孔，有利于空气交换；类似地，PE基体中的抗静电剂在拉伸作用下与PE基体发生分离，以抗静电剂为中心，次年改成一定大小的微孔，一方面有利于两侧空气的交换，另一方面，还可以形成导电通道，有利于提高面料的抗静电性能，同时，使得面料在经过多次擦拭或水洗后，抗静电效果仍然能够保持在较高的水平。

从表6中可以看出：

本发明的各实施例制备得到的高透湿长效抗静电防护面料具有优异的抗静电性能、透湿性能以及较好的使用稳定性，在洗涤10次后，表面电阻率最高可保持100％，复合后最高透湿量到达7800g/(m

实施例1～5的结果表明：随着抗静电透气层的单位面积上重量的增加，制备得到的高透湿长效抗静电防护面料的表面电阻率基本保持不变，透湿量不断降低，抗静电稳定性基本恒定，黄变程度和断裂强度基本恒定。

实施例6～9的结果表明：抗静电透气层中，随着抗静电PE透气膜所占比例的增加，制备得到的高透湿长效抗静电防护面料的表面电阻率有一定降低，透湿量基本不变，抗静电稳定性基本不变，透湿性能稳定性基本不变，黄变程度和断裂强度基本恒定。

实施例10～13的结果表明：随着抗静电PE透气膜中抗静电剂比例的增加，制备得到的高透湿长效抗静电防护面料的表面电阻率有一定降低，透湿量基本不变，抗静电稳定性先提升再保持稳定，黄变程度和断裂强度基本恒定。

实施例14～16的结果表明：随着聚烯烃透气膜中无机填料比例的增加，制备得到的高透湿长效抗静电防护面料的表面电阻率基本不变，透湿量先升后降，抗静电稳定性基本不变，黄变程度和断裂强度基本恒定。

对比例1是将抗静电剂与无机填料混合均匀分布在聚烯烃透气膜中，制备得到的抗静电防护面料的稳定性变差，具体地：在洗涤10次后，表面电阻率保持率仅为0.1％，显著低于本发明实施例的保持率。这可能是因为无机填料里的小分子与抗静电剂大分子相互左右，导致大分子的抗静电剂断裂成小分子抗静电剂，洗涤后抗静电剂流失导致。

对比例2是将无纺布与抗静电透气层中的抗静电PE透气膜一面进行粘合，制备得到的抗静电防护面料的表面电阻率很高，具体地：材料的表面电阻率大于10×

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。