[发明专利]一种耐穿刺纤维复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐穿刺纤维复合膜及其制备方法，耐穿刺纤维复合膜由至少2层纤维复合膜层合而成；所述纤维复合膜是纤维上固着有无机颗粒和粘性物质的聚合物纳米纤维膜；耐穿刺纤维复合膜中相邻两层纤维复合膜的孔隙的平均孔径不相等，且无机颗粒含量不相等；制备方法为：将至少2张聚合物纳米纤维膜各自浸泡于不同无机颗粒浓度的粘性物质水溶液中，取出干燥后热压层合即得耐穿刺纤维复合膜；所述聚合物纳米纤维膜经静电纺丝制备。本发明的制备方法，工艺简单，原材料来源广泛，具有良好的经济效益；本发明制得的耐穿刺纤维复合膜的耐穿刺性能优越，极具应用前景。

技术领域

本发明属织物防护技术领域，涉及一种耐穿刺纤维复合膜及其制备方法。

背景技术

静电纺丝加工制备的聚合物纳米纤维膜如聚酯、聚丙烯腈等，具有纳米级纤维微米级孔径的特点，使得纤维膜具有良好的透气性和柔软性，在医用卫生、空气过滤等方面应用广泛。然而，同挤压吹塑成膜制备的薄膜相比，因纤维密度较低以及膜孔径较大的原因，这些纳米纤维膜的耐穿刺性能较差，因而限制了纳米纤维膜在包装、服用、防护等领域的应用。因此，提高聚合物纳米纤维膜的耐穿刺性能能够拓宽高分子经静电纺丝工艺制备成膜材料的应用领域。

目前提高包装膜或织物耐穿刺能力的方法有两种：一是采用具有高剪切强度、耐冲击和高模量的高性能材料，如对位芳族聚酰胺和超高分子量聚乙烯，但这些材料成本较高，加工生产要求较高，不利于经济性生产；另一种是通过多层薄膜或织物进行层压复合形成。CN104691071A公布了将不同的聚乙烯材料利用三层共挤出机挤出形成的耐穿刺的包装膜，但层层之间的粘结力不强，易产生分层现象；CN105313412A公开了由7层复合材料复合而成的聚酰胺防穿刺包装膜，虽每两层之间由一层粘结膜粘结，但膜的透气性能变差；CN104277409A公布了将芳纶和玻璃纤维、树脂、纳米陶瓷粉、交联剂等一起混入密炼机经压膜成型机制备的一种防刺穿材料，虽由有高性能纤维与无机颗粒的复合穿刺能力得到很大提升，但膜的透气性较差；CN109835034A公布了将多层聚烯烃无纺布浸泡在水性粘合剂中取出干燥再层压形成轻薄的防刺无纺布，虽能够保持无纺布的轻薄透气同时避免分层现象，但因缺乏硬度和模量更高的无机物质，无纺布的耐穿刺性能提升有限。

因此，开发一种既能有效提高通用高分子纳米纤维膜的耐穿刺性能，又不影响其透气性的制备方法极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是解决通用高分子材料经静电纺丝加工制备的纳米纤维膜耐穿刺性能不高的问题，同时在不影响纳米纤维膜透气性的前提下能够避免多层纤维膜的分层现象，提供一种耐穿刺性能优良的纳米纤维复合膜及其制备方法。本发明是将每层有机纳米纤维膜与无机纳米颗粒通过粘结剂实现有机无机的复合，有机纳米纤维具有较好的柔性，无机颗粒则具有更高的模量和硬度，两者的复合在力学强度和断裂伸长等性能上可以相互补充，粘结剂中的组分是有机粘结剂和无机粘结剂的混合组分，能够保证有机纤维和无机颗粒间的粘结强度；本发明中每层纤维复合膜的平均孔径与纳米颗粒含量不同，且层与层之间也有粘结剂粘合，使得每层纤维膜体现的力学性能不同，对外来刺穿物的防刺能力不同，当将不同层的纤维复合膜层合后，形成的多层复合膜在阻碍外来物质穿刺时沿厚度方向穿刺力是会逐渐被纤维复合膜抵消，每层受到的力相对更加缓和；即本发明制备的多组分多层次纤维复合膜，能够显著提高纤维膜的耐穿刺性能。

本发明的目的之一是提供一种耐穿刺纤维复合膜，是无机颗粒增强有机纳米纤维膜防穿刺能力，并且是多层的不同平均孔径、不同无机颗粒含量的纳米纤维膜的结构。

本发明的目的之二是提供一种耐穿刺纤维复合膜的制备方法，将不同孔径的纳米纤维膜在不同浓度的无机颗粒悬浊液中浸泡，并通过粘性材料将无机颗粒粘附在纳米纤维膜的孔径中的纤维表面，同时也将纤维膜层与层之间粘合起来。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：