一种防水透气膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及**领域，尤其是涉及一种防水透气膜及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展以及产业结构的调整，各行业对薄膜的市场需求不断上升；其中由于防水透气膜具有能有效阻止水通过，而允许气体通过的功效，而备受各行业的偏爱。

防水透气膜是一种新型的高分子防水材料，它具有十分广泛的应用范围，主要被应用于建筑、电子、化工医疗设备以及食品包装等领域；尤其在卫生巾或纸尿布等领域上对于防水透气膜的依赖程度更高，一定程度上防水透气等效果决定卫生巾或纸尿布等生活用品对于使用者的舒适度。

目前市场上的卫生巾的防水透气膜质量参差不齐，但大多数的防水透气膜的防水性能很一般，还远远无法达到实际生产生活的要求，大大限制了防水透气膜的发展。

发明内容

为了提高卫生巾的防水透气效果，本申请提供一种防水透气膜及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种防水透气膜采用如下的技术方案：

一种防水透气膜，包括以下重量份原料制成：聚氨酯：20-40份；聚氧乙烯醚：20-40份；聚丙烯：15-30份；纳米二氧化硅：10-20份；偶联剂：1-3份；抗氧化剂：2-6份。

通过采用上述技术方案，当聚氨酯、聚氧乙烯醚和聚丙烯共同混合制得的防水透气膜具有良好的防水透气性能，纳米二氧化硅作为填料将聚氨酯、聚氧乙烯醚和聚丙烯之间的空隙进行填充，使各种原料可以具有良好的分布均匀性能，进一步提高防水透气膜的舒适性，当防水透气膜应用在卫生巾或者纸尿布等产品时，具有良好的防水透气性能。

优选的，所述聚氧乙烯醚为改性聚氧乙烯醚，所述改性聚氧乙烯醚的改性方法为：将20-30重量份聚二甲基硅氧烷、20-30重量份聚碳酸酯二醇、10-20重量份三羟甲基丙烷混合搅拌，再加入20-30重量份聚氧乙烯醚和2-6重量份催化剂在氮气保护下反应1-2h；再加入5-10重量份二羟甲基丁酸继续反应，冷却后加入2-6重量份三乙胺进行中和；加5-10重量份水后混合搅拌，再加入2-8重量份二乙烯三胺进行扩链，得到所述改性聚氧乙烯醚。

通过采用上述技术方案，本申请通过对聚氧乙烯醚进行改性，在聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯二醇、三羟甲基丙烷等物质的协同作用下，形成致密的网状结构，大大提高了聚氧乙烯醚与聚氨酯和聚丙烯之间的连接作用，聚二甲基硅氧烷接入聚氧乙烯醚侧链，增加了改性聚氧乙烯醚表面有机硅含量，使透气膜具有良好的疏水性；通过二乙烯三胺进行扩链，使改性后的聚氧乙烯醚具有低表面能和表面张力，可以对水分子进行吸附，实现透气过程，从而使制得的防水透气膜具有良好的防水透气性能。

优选的，所述聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯二醇、三羟甲基丙烷、聚氧乙烯醚的重量比为(0.96-1.08)：(1.04-1.12)：(0.48-0.6)：1。

通过采用上述技术方案，当制备改性聚氧乙烯醚的原料在特定的重量配比时，上述的物质产生协同作用，大大提高了聚氧乙烯醚与制备防水透气膜的其他原料之间的连接作用，从而使透气膜具有较强的防水透气性能，同时进一步提高了防水透气膜的力学性能，具有较大的拉伸强度。

优选的，所述聚氨酯为改性聚氨酯，所述改性聚氨酯的改性方法为：将20-30重量份聚氨酯在20-40重量份丙酮中浸泡，烘干后与10-20重量份马来酸酐、5-15重量份二苯甲酮和10-20重量份二甲苯混合搅拌、静置，紫外线照射、静置，冲洗烘干，得到所述改性聚氨酯。

通过采用上述技术方案，采用上述的方法对聚氨酯进行改性，马来酸酐、二苯甲酮和二甲苯均匀分散在聚氨酯，增加聚氨酯的相容性，提高改性聚氨酯的附着力，调节聚氨酯成膜时微孔的数量和大小，有效阻挡水滴通过，而让水蒸气分子自由通过，进而提高成品的防水透气性能。

优选的，所述聚氨酯、马来酸酐、二苯甲酮和二甲苯的重量比为1：(0.52-0.64)：(0.28-0.52)：(0.64-0.72)。

通过采用上述技术方案，当聚氨酯、马来酸酐、二苯甲酮和二甲苯在特定的重量配比时，四者共同配合，使马来酸酐、二苯甲酮和二甲苯可以均匀分散在聚氨酯表面，可以使成品的防水透气性能大大提高的同时可以提高防水透气膜的拉伸强度。

优选的，所述催化剂为有机铋催化剂。

通过采用上述技术方案，选用合适的催化剂可以使对聚氧乙烯醚的改性过程更快完成。

优选的，所述偶联剂选用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种。

优选的，所述抗氧化剂选用茶多酚和丁基羟基茴香醚中的一种。

通过采用上述技术方案，选用合适的偶联剂和抗氧化剂可以提高防水透气膜的透气性能和防水性，使卫生巾具有良好的防水透气性能。

优选的，所述改性聚氨酯和改性聚氧乙烯醚的重量比为(1.06-1.2)：1。

通过采用上述技术方案，当改性聚氨酯和改性聚氧乙烯醚在特定的重量配比时，经过改性后的聚氨酯和聚氧乙烯醚共同配合，大大提高了改性聚氨酯和改性聚氧乙烯醚之间的连接作用，可以提高防水透气膜的防水性能和透气性能，同时还可以提高防水透气膜的拉伸强度。

第二方面，本申请提供的一种防水透气膜的制备方法采用如下的技术方案，

一种防水透气膜的制备方法：包括以下步骤：

将聚氨酯、聚氧乙烯醚、聚丙烯搅拌混合，再加入纳米二氧化硅和偶联剂继续搅拌混合，挤出造粒后进行流延、拉伸，得到所述防水透气膜。

通过采用上述技术方案，采用上述方法将制备防水透气膜的原料混合，可以制得防水透气效果好的膜。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.当聚氨酯、聚氧乙烯醚和聚丙烯共同混合制得的防水透气膜具有良好的防水透气性能，纳米二氧化硅作为填料将聚氨酯、聚氧乙烯醚和聚丙烯之间的空隙进行填充，使各种原料可以具有良好的分布均匀性能，进一步提高防水透气膜的舒适性，当防水透气膜应用在卫生巾或者纸尿布等产品时，具有良好的防水透气性能。

2.本申请通过对聚氧乙烯醚进行改性，在聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯二醇、三羟甲基丙烷等物质的协同作用下，形成致密的网状结构，大大提高了聚氧乙烯醚与聚氨酯和聚丙烯之间的连接作用，聚二甲基硅氧烷接入聚氧乙烯醚侧链，增加了改性聚氧乙烯醚表面有机硅含量，使透气膜具有良好的疏水性；通过二乙烯三胺进行扩链，使改性后的聚氧乙烯醚具有低表面能和表面张力，可以对水分子进行吸附，实现透气过程，从而使制得的防水透气膜具有良好的防水透气性能。

3.采用上述的方法对聚氨酯进行改性，马来酸酐、二苯甲酮和二甲苯均匀分散在聚氨酯，增加聚氨酯的相容性，提高改性聚氨酯的附着力，调节聚氨酯成膜时微孔的数量和大小，有效阻挡水滴通过，而让水蒸气分子自由通过，进而提高成品的防水透气性能。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

实施例

实施例1

一种防水透气膜的制备方法：

将20kg聚氨酯、20kg聚氧乙烯醚、15kg聚丙烯加入高速混合机中，在900r/min的条件下混合搅拌5min，再加入10kg纳米二氧化硅、1kg钛酸酯偶联剂和2kg茶多酚抗氧化剂继续在1000r/min的条件下搅拌混合10min，通过双螺杆挤出机挤出造粒后，在温度为260℃的条件下进行流延、并通过双向拉伸机进行拉伸，得到防水透气膜。

其中聚氧乙烯醚选用十二胺聚氧乙烯醚，HLB值为14.5；聚氨酯选用思威尔SW1090A；聚丙烯选用扬子石化YPJ-1215C。

实施例2

一种防水透气膜的制备方法：

将40kg聚氨酯、40kg聚氧乙烯醚、30kg聚丙烯加入高速混合机中，在900r/min的条件下混合搅拌5min，再加入20kg纳米二氧化硅、3kg硅烷偶联剂和6kg丁基羟基茴香醚抗氧化剂继续在1000r/min的条件下搅拌混合10min，通过双螺杆挤出机挤出造粒后，在温度为260℃的条件下进行流延、并通过双向拉伸机进行拉伸，得到防水透气膜。

实施例3

一种防水透气膜的制备方法：

将30kg聚氨酯、30kg聚氧乙烯醚、22.5kg聚丙烯加入高速混合机中，在900r/min的条件下混合搅拌5min，再加入15kg纳米二氧化硅、2kg钛酸酯偶联剂和4kg茶多酚抗氧化剂继续在1000r/min的条件下搅拌混合10min，通过双螺杆挤出机挤出造粒后，在温度为260℃的条件下进行流延、并通过双向拉伸机进行拉伸，得到防水透气膜。

实施例4

一种防水透气膜的制备方法，与实施例3的不同之处在于，聚氧乙烯醚为改性聚氧乙烯醚，其中改性聚氧乙烯醚的制备方法为：将20kg聚二甲基硅氧烷、20kg聚碳酸酯二醇、10kg三羟甲基丙烷投入搅拌器中，在温度为40℃的条件下混合搅拌，再加入20kg聚氧乙烯醚和2kg有机铋催化剂在温度为85℃的条件下，在持续通入氮气，在氮气的保护下反应2h；再加入5kg二羟甲基丁酸继续反应，冷却至40℃后加入2kg三乙胺进行中和；加5kg水后混合搅拌分散，再加入2kg二乙烯三胺进行扩链2h，得到改性聚氧乙烯醚。

其中聚二甲基硅烷的密度为0.971kg/m

实施例5

一种防水透气膜的制备方法，与实施例3的不同之处在于，聚氧乙烯醚为改性聚氧乙烯醚，其中改性聚氧乙烯醚的制备方法为：将30kg聚二甲基硅氧烷、30kg聚碳酸酯二醇、20kg三羟甲基丙烷投入搅拌器中，在温度为40℃的条件下混合搅拌，再加入30kg聚氧乙烯醚和6kg有机铋催化剂在温度为85℃的条件下，在持续通入氮气，在氮气的保护下反应2h；再加入10kg二羟甲基丁酸继续反应，冷却至40℃后加入6kg三乙胺进行中和；加10kg水后混合搅拌分散，再加入8kg二乙烯三胺进行扩链2h，得到改性聚氧乙烯醚。

实施例6

一种防水透气膜的制备方法，与实施例4的不同之处在于，聚二甲基硅氧烷的投入量为24kg，聚碳酸酯二醇的投入量为26kg、三羟甲基丙烷的投入量为12kg、聚氧乙烯醚的投入量为25kg。

实施例7

一种防水透气膜的制备方法，与实施例4的不同之处在于，聚二甲硅氧烷的投入量为27kg，聚碳酸酯二醇的投入量为28kg，三羟甲基丙烷的投入量为15kg，聚氧乙烯醚的投入量为25kg。

实施例8

一种防水透气膜的制备方法，与实施例7的不同之处在于，在制备防水透气膜的原料中，聚氨酯为改性聚氨酯，其中改性聚氨酯的制备方法为：将20kg聚氨酯在20kg丙酮中浸泡24h，在温度为60℃的条件下将聚氨酯烘干后与10kg马来酸酐、5kg二苯甲酮和10kg二甲苯混合搅拌、在常温下静置30min，再放置在紫外灯箱中，通过紫外线照射20min、静置30min，冲洗干净后在温度为60℃的条件下烘干，得到改性聚氨酯。

实施例9

一种防水透气膜的制备方法，与实施例7的不同之处在于，在制备防水透气膜的原料中，聚氨酯为改性聚氨酯，其中改性聚氨酯的制备方法为：将30kg聚氨酯在40kg丙酮中浸泡24h，在温度为60℃的条件下将聚氨酯烘干后与20kg马来酸酐、15kg二苯甲酮和20kg二甲苯混合搅拌、在常温下静置30min，再放置在紫外灯箱中，通过紫外线照射20min、静置30min，冲洗干净后在温度为60℃的条件下烘干，得到改性聚氨酯。

实施例10

一种防水透气膜的制备方法，与实施例8的不同之处在于，在对聚氨酯进行改性的过程中，聚氨酯的投入量为25kg、马来酸酐的投入量为13kg、二苯甲酮的投入量为7kg，二甲苯的投入量为16kg。

实施例11

一种防水透气膜的制备方法，与实施例8的不同之处在于，在对聚氨酯进行改性的过程中，聚氨酯的投入量为25kg、马来酸酐的投入量为16kg、二苯甲酮的投入量为13kg，二甲苯的投入量为18kg。

实施例12

一种防水透气膜的制备方法，与实施例11的不同之处在于，在制备防水透气膜的过程中，改性聚氨酯的投入量为32kg，改性聚氧乙烯醚的投入量为30kg。

实施例13

一种防水透气膜的制备方法，与实施例11的不同之处在于，在制备防水透气膜的过程中，改性聚氨酯的投入量为36kg，改性聚氧乙烯醚的投入量为30kg。

实施例14

一种防水透气膜的制备方法，与实施例11的不同之处在于，在制备防水透气膜的过程中，聚氨酯的投入量为36kg，改性聚氧乙烯醚的投入量为30kg。

实施例15

一种防水透气膜的制备方法，与实施例11的不同之处在于，在制备防水透气膜的过程中，改性聚氨酯的投入量为36kg，聚氧乙烯醚的投入量为30kg。

实施例16

一种防水透气膜的制备方法，与实施例11的不同之处在于，在制备防水透气膜的过程中，聚氨酯的投入量为36kg，聚氧乙烯醚的投入量为30kg。

对比例

对比例1

一种防水透气膜的制备方法，与实施例1的不同之处在于，将聚氧乙烯醚等量替换成聚丙烯。

对比例2

一种防水透气膜的制备方法，与实施例1的不同之处在于，不投入纳米二氧化硅。

对比例3

一种防水透气膜的制备方法，与实施例1的不同之处在于，不投入聚氧乙烯醚。

性能检测试验：

防水性能：将实施例1-16和对比例1-3中制得的防水透气膜粘贴在载玻片上，每个样品各取5个不同位置，将去离子水滴于薄膜表面5s后保存图片，计算其度数，取平均值，接触角越大，防水性能越强。

透气性能：根据GBT5453-1997《纺织品织物透气性的测定》对实施例1-16及对比例1-3中制得的防水透气膜应用在卫生巾上，测试卫生巾的透气性能。

拉伸强度：按照GB/T1040-2006，将实施例1-16和对比例1-3中制得的防水透气膜制成标准的哑铃样条，以100mm/min的速度拉伸，测定试样的拉伸强度。

根据实施例1-3和对比例1-3的数据对比可得，当聚氨酯、聚氧乙烯醚和聚丙烯共同混合制得的防水透气膜具有良好的防水透气性能，纳米二氧化硅作为填料将聚氨酯、聚氧乙烯醚和聚丙烯之间的空隙进行填充，使各种原料可以具有良好的分布均匀性能，进一步提高防水透气膜的舒适性，当防水透气膜应用在卫生巾或者纸尿布等产品时，具有良好的防水透气性能。

根据实施例3-5的数据对比可得，本申请通过对聚氧乙烯醚进行改性，在聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯二醇、三羟甲基丙烷等物质的协同作用下，形成致密的网状结构，大大提高了聚氧乙烯醚与聚氨酯和聚丙烯之间的连接作用，聚二甲基硅氧烷接入聚氧乙烯醚侧链，增加了改性聚氧乙烯醚表面有机硅含量，使透气膜具有良好的疏水性；通过二乙烯三胺进行扩链，使改性后的聚氧乙烯醚具有低表面能和表面张力，可以对水分子进行吸附，实现透气过程，从而使制得的防水透气膜具有良好的防水透气性能。

根据实施例4和实施例6-7的数据对比可得，当制备改性聚氧乙烯醚的原料在特定的重量配比时，上述的物质产生协同作用，大大提高了聚氧乙烯醚与制备防水透气膜的其他原料之间的连接作用，从而使透气膜具有较强的防水透气性能，同时进一步提高了防水透气膜的力学性能，具有较大的拉伸强度。

根据实施例7和实施例8-9的数据对比可得，采用上述的方法对聚氨酯进行改性，马来酸酐、二苯甲酮和二甲苯均匀分散在聚氨酯，增加聚氨酯的相容性，提高改性聚氨酯的附着力，调节聚氨酯成膜时微孔的数量和大小，有效阻挡水滴通过，而让水蒸气分子自由通过，进而提高成品的防水透气性能。

根据实施例7和实施例10-11的数据对比可得，当聚氨酯、马来酸酐、二苯甲酮和二甲苯在特定的重量配比时，四者共同配合，使马来酸酐、二苯甲酮和二甲苯可以均匀分散在聚氨酯表面，可以使成品的防水透气性能大大提高的同时可以提高防水透气膜的拉伸强度。

根据实施例11-16的数据对比可得，当改性聚氨酯和改性聚氧乙烯醚在特定的重量配比时，经过改性后的聚氨酯和聚氧乙烯醚共同配合，大大提高了改性聚氨酯和改性聚氧乙烯醚之间的连接作用，可以提高防水透气膜的防水性能和透气性能，同时还可以提高防水透气膜的拉伸强度。

具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。