一种防水耐腐蚀复合面料及其制备方法
文献发布时间：2024-04-18 19:48:15
技术领域
本发明涉及复合面料技术领域，具体为一种防水耐腐蚀复合面料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯面料又称为丙纶，具有质量轻、强度高在电缆、安全网等方面有广泛的应用，聚丙烯面料还具有电绝缘性和保暖性能，在纺织材料中具有广泛的应用。
聚四氟乙烯微孔膜是一种由聚四氟乙烯经过挤出、压延、拉伸和热定型得到的多孔膜，聚四氟乙烯微孔膜拥有蜘蛛网状的微孔结构，是一种柔韧、有弹性的微孔膜材料，并且其孔隙率高、孔径分布均匀、具有透气防水的性能，在纺织行业中有广泛的应用。
随着人们生活水平的不断提高，人们对防水面料的耐腐蚀性能、机械性能有的新的要求，需要在保证面料防水性的同时保证透气性能，并且耐腐蚀性能、机械性能也需要有一定提高。因此发明一种防水耐腐蚀复合面料及其制备方法就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水耐腐蚀复合面料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种防水耐腐蚀复合面料，由外层的聚四氟乙烯复合膜、内层为聚丙烯面料制备而成；
所述聚四氟乙烯复合膜由聚四氟乙烯微孔膜和聚氨酯涂层制备而成；
所述聚氨酯涂层各组分原料如下，按重量份数计，包括，改性聚氨酯40-50份、抗氧化剂1-2份、光稳定剂2-3份、抗菌剂2-3份。
进一步的，所述改性聚氨酯由聚氨酯、改性二氧化硅和溶剂制备而成。
进一步的，所述聚氨酯由聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、N，N-二丁基乙酰胺和二月桂酸二丁基锡制备而成。
进一步的，所述改性二氧化硅由纳米二氧化硅、全氟十二烷基三乙氧基硅烷制备而成。
进一步的，所述溶剂为N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合而成。
进一步的，所述N，N-二丁基乙酰胺由1,2-双（二苯基膦基）乙烷、二正丁胺、催化剂、二氧化碳和氢气制备而成。
一种防水耐腐蚀复合面料的制备方法，步骤如下，
（1）N，N-二丁基乙酰胺的制备：将1,2-双（二苯基膦基）乙烷和二正丁胺混合，放入到高压釜中，加入催化剂，搅拌均匀后通入氢气和二氧化碳，加热加压，得到N，N-二丁基乙酰胺；
（2）聚氨酯的制备：将聚碳酸酯二醇加热，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌，加入得到的N，N-二丁基乙酰胺，得到聚氨酯；
（3）改性二氧化硅的制备：向纳米二氧化硅中加入溶剂，加热，搅拌，通入氨气，控制pH，加入全氟十二烷基三乙氧基硅烷，搅拌，加入氯化氢，调节pH，得到改性二氧化硅；
（4）改性聚氨酯的制备：将得到的N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合，加入得到的改性二氧化硅，搅拌，加入聚氨酯，进行超声波分散，得到改性聚氨酯；
（5）复合面料的制备：
①向得到的改性聚氨酯加入丁酮、抗氧化剂、光稳定剂和抗菌剂，搅拌均匀后得到聚氨酯涂料；
②将得到的聚氨酯涂料均匀地涂覆在聚四氟乙烯微孔膜上，烘干得到聚四氟乙烯复合膜；
③将得到的聚四氟乙烯复合膜与聚丙烯面料通过粘结剂粘附，进行热轧，得到复合面料。
进一步的，具体步骤如下，
（1）N，N-二丁基乙酰胺的制备：将1,2-双（二苯基膦基）乙烷和二正丁胺混合，放入到高压釜中，加入催化剂和无水乙醇，搅拌均匀后通入氢气和二氧化碳，加热加压反应10-12h，得到N，N-二丁基乙酰胺；
本申请使用1,2-双（二苯基膦基）乙烷和二正丁胺在催化剂存在的条件下与氢气和二氧化碳反应，进而得到N，N-二丁基乙酰胺，N，N-二丁基乙酰胺能够作为后续制备得到的聚氨酯调节粘度，并且将其与四氢呋喃混合，作为制备改性聚氨酯的溶剂使用。
（2）聚氨酯的制备：将聚碳酸酯二醇加热，温度为80-83℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌，加入得到的N，N-二丁基乙酰胺，得到聚氨酯；
本申请使用聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡制备聚氨酯，在制备结束后加入N，N-二丁基乙酰胺用于调节粘度，进而得到粘度适宜的聚氨酯。
本申请制备的聚氨酯最终的目的在于将其作为涂料，对涂覆在聚四氟乙烯微孔膜上，本申请在制备N，N-二丁基乙酰胺时加入作为原料之一的正二丁胺能够与异氰酸基反应，能够降低聚氨酯的异氰酸基的含量，将其降至16-18左右最佳，能够形成二聚体，其分子结构为平面结构，增加涂覆后的附着力，并且反应能够得脲类化合物，脲类化合物的生成能够增加产品的抗菌性能。
（3）改性二氧化硅的制备：向纳米二氧化硅中加入溶剂，加热，温度为64-66℃，搅拌，通入氨气，控制pH为7.6-7.8，加入全氟十二烷基三乙氧基硅烷，搅拌，搅拌时间为12-13h，加入氯化氢，调节pH为6.7-7.0，得到改性二氧化硅；
本申请使用纳米二氧化硅与全氟十二烷基三乙氧基硅烷进行反应，对二氧化硅进行改性，得到具有氟的改性二氧化硅，能够增加产品的机械强度和耐腐蚀性，加入的溶剂为乙醇和去离子水按照质量比的8-9:1混合而成，在制备过程中要根据实际的情况补给溶剂，一方面保证得到的改性二氧化硅在后续的制备中容易分散，另一方面，制备体系中使用氨气控制pH，因此为了保证体系的pH稳定，需要对加入的溶剂中组分的含量进行控制。
（4）改性聚氨酯的制备：将得到的N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合，加入得到的改性二氧化硅，搅拌，加入聚氨酯，进行超声波分散，得到改性聚氨酯；
本申请使用超声波分散的方式对得到的改性二氧化硅进行分散，在分散前需要对步骤（3）中加入的溶剂的量及组分进行一定的限制，防止改性二氧化硅无法分散。
随着改性二氧化硅的加入，材料的拉伸强度会得到提高，本申请使用超声波分散的方法，将改性二氧化硅均匀地分散在体系中，能够进一步地增强产品的机械性能，并且加入的改性二氧化硅的量不能太多，较多的改性二氧化硅会破坏面料中纤维的完整性，进而降低了面料的机械性能。
（5）复合面料的制备：
①向得到的改性聚氨酯加入丁酮、抗氧化剂、偶联剂、光稳定剂和抗菌剂，搅拌均匀后得到聚氨酯涂料；
②将得到的聚氨酯涂料均匀地涂覆在聚四氟乙烯微孔膜上，烘干得到聚四氟乙烯复合膜；
③将得到的聚四氟乙烯复合膜与聚丙烯面料通过粘结剂粘附，进行热轧，得到复合面料。
进一步的，步骤（3）中，溶剂为乙醇和去离子水按照8-9:1的质量比混合制备而成。
进一步的，步骤（5）中，在温度为80-100℃，压力为200-300kPa下进行热轧。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：聚丙烯面料具有质量轻、强度高，并具有一定的耐热和耐老化性能，本申请使用聚丙烯面料为主体制备得到的产品具有稳定的机械强度和耐化学、热稳定性能，聚四氟乙烯微孔膜是一种通过聚四氟乙烯挤出，经过一系列加工得到的多孔膜，聚四氟乙烯微孔膜具有一定的柔韧性和弹性，孔隙率高，孔径分布均匀，并且还具有透气的特性，本申请在布料的外侧设有聚四氟乙烯多孔膜，能够增加产品布料的透气性能。
本申请在聚四氟乙烯多孔膜的基础上增加了改性聚氨酯涂层，由于聚四氟乙烯微孔膜是一种微孔型防水透湿膜，以该膜作为外层面料，能够有效保证面料的防水性能，同时由于聚氨酯涂层中改性二氧化硅的限定，得到的复合面料的耐腐蚀性能优异。本申请制备的改性聚氨酯具有一定的透气性，并且能够增加产品的机械强度，加入了抗氧化剂和抗菌剂能够延长产品布料的使用寿命和抗菌性能。
实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种防水耐腐蚀复合面料，由外层的聚四氟乙烯复合膜、内层为聚丙烯面料制备而成；
所述聚四氟乙烯复合膜由聚四氟乙烯微孔膜和聚氨酯涂层制备而成；
所述聚氨酯涂层各组分原料如下，按重量份数计，包括，改性聚氨酯40份、抗氧化剂1份、光稳定剂2份、抗菌剂2份。
所述改性聚氨酯由聚氨酯、改性二氧化硅和溶剂制备而成。
所述聚氨酯由聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、N，N-二丁基乙酰胺和二月桂酸二丁基锡制备而成。
所述改性二氧化硅由纳米二氧化硅、全氟十二烷基三乙氧基硅烷制备而成。
所述溶剂为N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合而成。
所述N，N-二丁基乙酰胺由1,2-双（二苯基膦基）乙烷、二正丁胺、催化剂、二氧化碳和氢气制备而成。
一种防水耐腐蚀复合面料的制备方法，具体步骤如下，
（1）N，N-二丁基乙酰胺的制备：将1,2-双（二苯基膦基）乙烷和二正丁胺混合，放入到高压釜中，加入催化剂和无水乙醇，搅拌均匀后通入氢气和二氧化碳，加热加压反应10h，得到N，N-二丁基乙酰胺；
（2）聚氨酯的制备：将聚碳酸酯二醇加热，温度为80℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌，加入得到的N，N-二丁基乙酰胺，得到聚氨酯；
（3）改性二氧化硅的制备：向纳米二氧化硅中加入乙醇和去离子水，乙醇和去离子水按照8-9:1的质量比混合，加热，温度为64℃，搅拌，通入氨气，控制pH为7.6，加入全氟十二烷基三乙氧基硅烷，搅拌，搅拌时间为12h，加入氯化氢，调节pH为6.7，得到改性二氧化硅；
（4）改性聚氨酯的制备：将得到的N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合，加入得到的改性二氧化硅，搅拌，加入聚氨酯，进行超声波分散，得到改性聚氨酯；
（5）复合面料的制备：
①向得到的改性聚氨酯加入丁酮、抗氧化剂、偶联剂、光稳定剂和抗菌剂，搅拌均匀后得到聚氨酯涂料；
②将得到的聚氨酯涂料均匀地涂覆在聚四氟乙烯微孔膜上，烘干得到聚四氟乙烯复合膜；
③将得到的聚四氟乙烯复合膜与聚丙烯面料通过粘结剂粘附，在温度为80℃，压力为200kPa下进行热轧，得到复合面料。
实施例
一种防水耐腐蚀复合面料，由外层的聚四氟乙烯复合膜、内层为聚丙烯面料制备而成；
所述聚四氟乙烯复合膜由聚四氟乙烯微孔膜和聚氨酯涂层制备而成；
所述聚氨酯涂层各组分原料如下，按重量份数计，包括，改性聚氨酯45份、抗氧化剂2份、光稳定剂2份、抗菌剂3份。
所述改性聚氨酯由聚氨酯、改性二氧化硅和溶剂制备而成。
所述聚氨酯由聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、N，N-二丁基乙酰胺和二月桂酸二丁基锡制备而成。
所述改性二氧化硅由纳米二氧化硅、全氟十二烷基三乙氧基硅烷制备而成。
所述溶剂为N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合而成。
所述N，N-二丁基乙酰胺由1,2-双（二苯基膦基）乙烷、二正丁胺、催化剂、二氧化碳和氢气制备而成。
一种防水耐腐蚀复合面料的制备方法，具体步骤如下，
（1）N，N-二丁基乙酰胺的制备：将1,2-双（二苯基膦基）乙烷和二正丁胺混合，放入到高压釜中，加入催化剂和无水乙醇，搅拌均匀后通入氢气和二氧化碳，加热加压反应11h，得到N，N-二丁基乙酰胺；
（2）聚氨酯的制备：将聚碳酸酯二醇加热，温度为82℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌，加入得到的N，N-二丁基乙酰胺，得到聚氨酯；
（3）改性二氧化硅的制备：向纳米二氧化硅中加入乙醇和去离子水，乙醇和去离子水按照8-9:1的质量比混合，加热，温度为65℃，搅拌，通入氨气，控制pH为7.7，加入全氟十二烷基三乙氧基硅烷，搅拌，搅拌时间为12-13h，加入氯化氢，调节pH为6.9，得到改性二氧化硅；
（4）改性聚氨酯的制备：将得到的N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合，加入得到的改性二氧化硅，搅拌，加入聚氨酯，进行超声波分散，得到改性聚氨酯；
（5）复合面料的制备：
①向得到的改性聚氨酯加入丁酮、抗氧化剂、偶联剂、光稳定剂和抗菌剂，搅拌均匀后得到聚氨酯涂料；
②将得到的聚氨酯涂料均匀地涂覆在聚四氟乙烯微孔膜上，烘干得到聚四氟乙烯复合膜；
③将得到的聚四氟乙烯复合膜与聚丙烯面料通过粘结剂粘附，在温度为90℃，压力为250kPa下进行热轧，得到复合面料。
实施例
一种防水耐腐蚀复合面料，由外层的聚四氟乙烯复合膜、内层为聚丙烯面料制备而成；
所述聚四氟乙烯复合膜由聚四氟乙烯微孔膜和聚氨酯涂层制备而成；
所述聚氨酯涂层各组分原料如下，按重量份数计，包括，改性聚氨酯50份、抗氧化剂2份、光稳定剂3份、抗菌剂3份。
所述改性聚氨酯由聚氨酯、改性二氧化硅和溶剂制备而成。
所述聚氨酯由聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、N，N-二丁基乙酰胺和二月桂酸二丁基锡制备而成。
所述改性二氧化硅由纳米二氧化硅、全氟十二烷基三乙氧基硅烷制备而成。
所述溶剂为N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合而成。
所述N，N-二丁基乙酰胺由1,2-双（二苯基膦基）乙烷、二正丁胺、催化剂、二氧化碳和氢气制备而成。
一种防水耐腐蚀复合面料的制备方法，具体步骤如下，
（1）N，N-二丁基乙酰胺的制备：将1,2-双（二苯基膦基）乙烷和二正丁胺混合，放入到高压釜中，加入催化剂和无水乙醇，搅拌均匀后通入氢气和二氧化碳，加热加压反应12h，得到N，N-二丁基乙酰胺；
（2）聚氨酯的制备：将聚碳酸酯二醇加热，温度为83℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌，加入得到的N，N-二丁基乙酰胺，得到聚氨酯；
（3）改性二氧化硅的制备：向纳米二氧化硅中加入乙醇和去离子水，乙醇和去离子水按照9:1的质量比混合，加热，温度为66℃，搅拌，通入氨气，控制pH为7.8，加入全氟十二烷基三乙氧基硅烷，搅拌，搅拌时间为13h，加入氯化氢，调节pH为7.0，得到改性二氧化硅；
（4）改性聚氨酯的制备：将得到的N，N-二丁基乙酰胺和四氢呋喃混合，加入得到的改性二氧化硅，搅拌，加入聚氨酯，进行超声波分散，得到改性聚氨酯；
（5）复合面料的制备：
①向得到的改性聚氨酯加入丁酮、抗氧化剂、偶联剂、光稳定剂和抗菌剂，搅拌均匀后得到聚氨酯涂料；
②将得到的聚氨酯涂料均匀地涂覆在聚四氟乙烯微孔膜上，烘干得到聚四氟乙烯复合膜；
③将得到的聚四氟乙烯复合膜与聚丙烯面料通过粘结剂粘附，在温度为100℃，压力为300kPa下进行热轧，得到复合面料。
一种防水耐腐蚀复合面料，由外层的聚四氟乙烯复合膜、内层为聚丙烯面料制备而成；
所述聚四氟乙烯复合膜由聚四氟乙烯微孔膜和聚氨酯涂层制备而成；
所述聚氨酯涂层各组分原料如下，按重量份数计，包括，改性聚氨酯50份、抗氧化剂2份、光稳定剂3份、抗菌剂3份。
所述改性聚氨酯由聚氨酯、改性二氧化硅和溶剂制备而成。
所述聚氨酯由聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、N，N-二甲基乙酰胺和二月桂酸二丁基锡制备而成。
所述改性二氧化硅由纳米二氧化硅、全氟十二烷基三乙氧基硅烷制备而成。
所述溶剂为N，N-二甲基乙酰胺和四氢呋喃混合而成。
一种防水耐腐蚀复合面料的制备方法，具体步骤如下，
（1）聚氨酯的制备：将聚碳酸酯二醇加热，温度为83℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌，加入得到的N，N-二丁基乙酰胺，得到聚氨酯；
（2）改性二氧化硅的制备：向纳米二氧化硅中加入乙醇和去离子水，乙醇和去离子水按照9:1的质量比混合，加热，温度为66℃，搅拌，通入氨气，控制pH为7.8，加入全氟十二烷基三乙氧基硅烷，搅拌，搅拌时间为13h，加入氯化氢，调节pH为7.0，得到改性二氧化硅；
（3）改性聚氨酯的制备：将得到的N，N-二甲基乙酰胺和四氢呋喃混合，加入得到的改性二氧化硅，搅拌，加入聚氨酯，进行超声波分散，得到改性聚氨酯；
（4）复合面料的制备：
①向得到的改性聚氨酯加入丁酮、抗氧化剂、偶联剂、光稳定剂和抗菌剂，搅拌均匀后得到聚氨酯涂料；
②将得到的聚氨酯涂料均匀地涂覆在聚四氟乙烯微孔膜上，烘干得到聚四氟乙烯复合膜；
③将得到的聚四氟乙烯复合膜与聚丙烯面料通过粘结剂粘附，在温度为100℃，压力为300kPa下进行热轧，得到复合面料。
一种防水耐腐蚀复合面料，由外层的聚四氟乙烯复合膜、内层为聚丙烯面料制备而成；
一种防水耐腐蚀复合面料的制备方法，具体步骤如下，
将聚四氟乙烯复合膜与聚丙烯面料通过粘结剂粘附，在温度为100℃，压力为300kPa下进行热轧，得到复合面料。
一种防水耐腐蚀复合面料，由外层的聚四氟乙烯复合膜、内层为聚丙烯面料制备而成；
所述聚四氟乙烯复合膜由聚四氟乙烯微孔膜和聚氨酯涂层制备而成；
所述聚氨酯涂层各组分原料如下，按重量份数计，包括，聚氨酯50份、抗氧化剂2份、光稳定剂3份、抗菌剂3份。
所述聚氨酯由聚碳酸酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、N，N-二丁基乙酰胺和二月桂酸二丁基锡制备而成。
所述N，N-二丁基乙酰胺由1,2-双（二苯基膦基）乙烷、二正丁胺、催化剂、二氧化碳和氢气制备而成。
一种防水耐腐蚀复合面料的制备方法，具体步骤如下，
（1）N，N-二丁基乙酰胺的制备：将1,2-双（二苯基膦基）乙烷和二正丁胺混合，放入到高压釜中，加入催化剂和无水乙醇，搅拌均匀后通入氢气和二氧化碳，加热加压反应12h，得到N，N-二丁基乙酰胺；
（2）聚氨酯的制备：将聚碳酸酯二醇加热，温度为83℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，搅拌，加入得到的N，N-二丁基乙酰胺，得到聚氨酯；
（3）复合面料的制备：
①向得到的聚氨酯加入丁酮、抗氧化剂、偶联剂、光稳定剂和抗菌剂，搅拌均匀后得到聚氨酯涂料；
②将得到的聚氨酯涂料均匀地涂覆在聚四氟乙烯微孔膜上，烘干得到聚四氟乙烯复合膜；
③将得到的聚四氟乙烯复合膜与聚丙烯面料通过粘结剂粘附，在温度为100℃，压力为300kPa下进行热轧，得到复合面料。
以实施例3为对照设置了对比例1、对比例2、对比例3，其中，对比例1中加入N，N-二甲基乙酰胺替代N，N-二丁基乙酰胺，对比例2中不对聚四氟乙烯微孔膜喷涂改性聚氨酯，对比例3中不加入改性二氧化硅，进行对照实验。
将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3按照GB/T 3923.1-1997进行断裂伸长率对照实验，按照GB/T 5453-1997进行透气量实验，按照AATCC22标准《拒水性能测试—喷淋法》检测防水性，结果如下，
表一
对比例1中加入N，N-二甲基乙酰胺替代N，N-二丁基乙酰胺，导致对比例1的抑菌率相对于实施例1、实施例2、实施例3较低，原因在于实施例1、实施例2、实施例3在制备过程中使用的是N,N-二丁基二乙酰胺，N,N-二丁基二乙酰胺通过二正丁胺制备而成，而二正丁胺能够吸收部分的异氰酸基生成脲类抗菌剂，进而达到抗菌效果。
对比例2中不对聚四氟乙烯微孔膜喷涂改性聚氨酯，导致对比例2的抑菌性能、断裂伸长率相对于实施例1、实施例2、实施例3较低，但透气量相对于实施例1、实施例2、实施例3较高，原因在于实施例1、实施例2、实施例3加入的改性聚氨酯中含有改性二氧化硅，改性二氧化硅微粒能够提高整体的机械性能，通过反应产生的脲类抗菌剂能够提高产品的抗菌性能，但也会导致孔隙率下降，进而导致产品布料的透气性能下降，因此在制备过程中需要保证改性二氧化硅的分散均匀，进而保证产品布料的透气量。
对比例3中不加入改性二氧化硅，导致对比例3的断裂伸长率相对于实施例1、实施例2、实施例3较低，透气量相对于实施例1、实施例2、实施例3较高，原因在于实施例1、实施例2、实施例3中加入的改性二氧化硅具有优异的机械性能，能够增加产品布料的机械性能，但也会相应的降低透气量。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。