技术领域：
[0001] 本
发明涉及纺织材料技术领域，具体涉及一种利用静电纺丝技术制备纳米纤维基防水透湿膜材料的工艺。背景技术：
[0002] 防水透湿膜材料兼具防水和透湿的功能，可以作为床上用品和功能服装的加工材料，要求材料具有较小的孔径(小于水滴尺寸，大于水分子尺寸)和较高的
空隙率(以保证较高的透湿)。
[0003] 静电纺丝是一种利用表面静电排斥作用，以粘性
流体为原料，简便、通用、连续地制备纳米纤维的方法。静电纺丝制备的纳米纤维，其直径可以达到数十纳米。利用静电纺丝技术制备的纳米纤维膜以其纤维直径小、孔径小、孔隙率高等结构优势，在高性能防水透湿领域表现出巨大的应用潜
力。
[0004]
专利CN 104452109B公开了一种高透湿通量的纤维基防水透湿膜的静电纺丝方法及其装置，在静电纺丝过程中，以空气和/或非
溶剂蒸气的侧向气流对
聚合物溶液射流以一定的夹
角进行喷吹，
加速射流中聚合物分子相分离并
固化成纤的速度；所得静电纺丝膜即高透湿通量的纤维基耐压防水透湿膜的耐水压≥100kPa，透湿通量≥15000g/m2/d；所述聚合物为聚偏氯乙烯、聚偏氯乙烯-六氟丙烯、聚偏氯乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚、聚偏氯乙烯-三氟氯乙烯、聚
氨酯、聚己内酯、聚
醋酸乙烯酯中的一种或任意几种的组合。为了进一步优化所制纳米纤维基防水透湿膜材料的防水透湿性能，本发明采用以聚乳酸作为主要原料制备出新型纳米纤维基防水透湿膜材料。发明内容：
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用静电纺丝技术制备纳米纤维基防水透湿膜材料的工艺，该工艺的条件控制参数明确，工艺重复性好，并且所制纳米纤维基防水透湿膜材料具有优异的防水透湿性能。
[0006] 本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
[0007] 利用静电纺丝技术制备纳米纤维基防水透湿膜材料的工艺，包括以下工艺步骤：
[0008] (1)聚乳酸纺丝液的制备：将聚乳酸溶于二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合溶剂中，再加入丝氨醇和缩合剂，并在回流状态下保温反应，反应结束后自然冷却至40℃以下，加水萃取，取有机相，得到聚乳酸纺丝液；
[0009] (2)苎麻纤维纺丝液的制备：向预热后的苎麻纤维上喷洒
软化剂，静置，再转入
高压釜中，加水，机械搅拌下制成浆体，过滤，得到苎麻纤维纺丝液；
[0010] (3)纺丝液的制备：将所制聚乳酸纺丝液和苎麻纤维纺丝液混合均匀，得到纺丝液；
[0011] (4)静电纺丝：利用所制纺丝液进行静电纺丝，调整纺丝液流速和接收距离，待其稳定挤出时施加高压静电，通过
铝箔纸接收板得到纳米纤维基防水透湿膜材料。
[0012] 所述二氯甲烷和二甲基甲酰胺的体积比为5-10:1-5。
[0013] 所述缩合剂由EDCI和HOBt组成，摩尔比为1:1。
[0014] 所述聚乳酸选用分子量为40000-100000g/mol的左旋聚乳酸。
[0015] 所述聚乳酸、丝氨醇和缩合剂的摩尔比为1:1.1-1.2:1.1-1.2。
[0016] 所述软化剂为
儿茶素饱和
乙醇溶液，每kg苎麻纤维喷洒0.05-0.1kg。
[0017] 儿茶素通常作为抗
氧化剂，本发明将儿茶素制成饱和乙醇溶液后作为软化剂，在高压条件下通过软化苎麻纤维的纤维结构来促进浆体的形成，提高苎麻纤维纺丝液制备时苎麻纤维的利用率，同时还能改善最终所制膜材料的防水透湿性能。
[0018] 所述高压釜的工作条件为压力5-10MPa、
温度60-70℃。
[0019] 所述聚乳酸、苎麻纤维的
质量比为5-10:1-5。
[0020] 所述纺丝液的流速在0.5-1.2mL/h。
[0021] 所述接收距离为5-25cm。
[0022] 所述高压静电为10-30kV。
[0023] 本发明所要解决的技术问题还可以采用以下的技术方案来实现：
[0024] 利用静电纺丝技术制备纳米纤维基防水透湿膜材料的工艺，包括以下工艺步骤：
[0025] (1)聚乳酸纺丝液的制备：将聚乳酸溶于二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合溶剂中，再加入丝氨醇和缩合剂，并在回流状态下保温反应，反应结束后自然冷却至40℃以下，加水萃取，取有机相，得到聚乳酸纺丝液；
[0026] (2)苎麻纤维纺丝液的制备：向预热后的苎麻纤维上喷洒软化剂，静置，再转入高压釜中，加水，机械搅拌下制成浆体，过滤，得到苎麻纤维纺丝液；
[0027] (3)纺丝液的制备：将所制聚乳酸纺丝液和苎麻纤维纺丝液混合均匀，得到纺丝液；
[0028] (4)纺丝液的变温处理：将所制纺丝液在加热回流状态下离心处理，再置于0-5℃低温环境中静置，然后继续在加热回流状态下离心处理；
[0029] (5)静电纺丝：利用纺丝液进行静电纺丝，调整纺丝液流速和接收距离，待其稳定挤出时施加高压静电，通过铝箔纸接收板得到纳米纤维基防水透湿膜材料。
[0030] 以上工艺步骤的条件参数同前述技术方案。
[0031] 纺丝液经上述回流离心处理和低温处理后，聚乳酸与苎麻纤维的纤维结构相互交联形成致密的复合纤维结构，并且所形成的复合纤维具有更优的防水透湿性能。
[0032] 本发明的有益效果是：
[0033] (1)本发明利用丝氨醇对聚乳酸进行化学改性，经酰胺缩合反应在聚乳酸结构中引入酰胺基团并且还引入了两个羟基，在提高聚乳酸应用性能的同时保证其
生物降解性能；经红外
光谱检测发现，得到的改性聚乳酸分子结构中同时包含酰胺基和羟基，未发现羧基，说明羧基已被转化为酰胺基。
[0034] (2)本发明利用聚乳酸和苎麻纤维形成同时具有合成纤维和天然纤维的复合纤维，并经静电纺丝技术制得纳米纤维膜，该纳米纤维膜具有高孔隙率的网状互粘结构，独特的三维曲孔通道能赋予其优异的防水性能和透湿性能，抗静水压等级达到5级，透湿量超过20000g/m2/d，从而适用于作为防水透湿材料应用于多种纺织品的加工。
具体实施方式：
[0035] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体
实施例，进一步阐述本发明。
[0036] 以下实施例和对比例中的聚乳酸购自浙江海正
生物材料股份有限公司的左旋聚乳酸，分子量为70000-80000g/mol；苎麻纤维购自南京新禾纺织有限公司。
[0037] 实施例1
[0038] (1)聚乳酸纺丝液的制备：将10mmol聚乳酸溶于体积比7:3的二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合溶剂中，再加入11mmol丝氨醇、11mmol EDCI和11mmol HOBt，并在回流状态下保温反应8h，反应结束后自然冷却至32℃，加水萃取，取有机相，得到聚乳酸纺丝液；
[0039] (2)苎麻纤维纺丝液的制备：向预热85℃后的苎麻纤维上喷洒儿茶素饱和乙醇溶液(25℃)，每kg苎麻纤维喷洒0.05kg，静置2h，再转入高压釜中，压力8MPa、温度70℃，加5倍苎麻纤维重量的水，2h机械搅拌下制成浆体，过滤，得到苎麻纤维纺丝液；
[0040] (3)纺丝液的制备：将所制聚乳酸纺丝液和苎麻纤维纺丝液混合均匀，聚乳酸、苎麻纤维的质量比为8:3，得到纺丝液；
[0041] (4)静电纺丝：利用所制纺丝液进行静电纺丝，调整纺丝液流速和接收距离，流速在0.8mL/h，接收距离为15cm，待其稳定挤出时施加高压静电，高压静电为20kV，通过铝箔纸接收板得到纳米纤维基防水透湿膜材料。
[0042] 实施例2
[0043] 将实施例1中儿茶素饱和乙醇溶液的用量由0.05kg调整为0.08kg，其余工艺步骤同实施例1。
[0044] 实施例3
[0045] 对纺丝液进行变温处理，其余工艺步骤同实施例1。
[0046] (1)聚乳酸纺丝液的制备：将10mmol聚乳酸溶于体积比7:3的二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合溶剂中，再加入11mmol丝氨醇、11mmol EDCI和11mmol HOBt，并在回流状态下保温反应8h，反应结束后自然冷却至32℃，加水萃取，取有机相，得到聚乳酸纺丝液；
[0047] (2)苎麻纤维纺丝液的制备：向预热85℃后的苎麻纤维上喷洒儿茶素饱和乙醇溶液(25℃)，每kg苎麻纤维喷洒0.05kg，静置2h，再转入高压釜中，压力8MPa、温度70℃，加5倍苎麻纤维重量的水，2h机械搅拌下制成浆体，过滤，得到苎麻纤维纺丝液；
[0048] (3)纺丝液的制备：将所制聚乳酸纺丝液和苎麻纤维纺丝液混合均匀，聚乳酸、苎麻纤维的质量比为8:3，得到纺丝液；
[0049] (4)纺丝液的变温处理：将纺丝液在加热回流状态下离心处理30min，再置于3℃低温环境中静置1h，然后继续在加热回流状态下离心处理30min，离心转速为8000r/min；
[0050] (5)静电纺丝：利用所制纺丝液进行静电纺丝，调整纺丝液流速和接收距离，流速在0.8mL/h，接收距离为15cm，待其稳定挤出时施加高压静电，高压静电为20kV，通过铝箔纸接收板得到纳米纤维基防水透湿膜材料。
[0051] 对比例1
[0052] 将实施例1的步骤(2)中苎麻纤维纺丝液制备时不喷洒儿茶素饱和乙醇溶液，其余工艺步骤同实施例1。
[0053] 对比例2
[0054] 将实施例1的步骤(1)中聚乳酸纺丝液制备时不加入丝氨醇和缩合剂进行酰胺缩合反应，其余工艺步骤同实施例1。
[0055] 对上述实施例和对比例所制纳米纤维基防水透湿膜材料进行性能测试，测试结果如表1所示。测试依照标准GB/T 4744-2013《纺织品防水性能的检测和评价静水压法》和GB/T 12704-91《织物透湿量测定方法透湿杯法》方法A吸湿法。
[0056] 表1
[0057] 组别 静水压值P/kPa 抗静水压等级 透湿量g/m2/d实施例1 123 5级 20842
实施例2 125 5级 21537
实施例3 130 5级 23160
对比例1 87 5级 17308
对比例2 46 4级 12415
[0058] 由表1可知，本发明通过对聚乳酸的化学改性、软化剂的使用和纺丝液的变温处理能够显著提高所制纳米纤维膜的防水透湿性能。
[0059] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。
