一種紡織纖維材料、其制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織纖維材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種紡織纖維材料、其制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]木塑復(fù)合材料集木材和塑料的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、成本低和綠色環(huán)保、效益明顯的優(yōu)點(diǎn)，憑借成本和性能上的雙重優(yōu)勢，近幾年來得到世界上許多國家，特別是歐美及日本等發(fā)達(dá)國家的普遍重視，各國的科研人員都在積極地進(jìn)行木塑復(fù)合材料及其加工設(shè)備的研究開發(fā)工作。木塑復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，越來越多地替代其它傳統(tǒng)材料。
[0003]雖然木塑復(fù)合材料具有上述優(yōu)點(diǎn)但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于極性的木質(zhì)纖維和非極性的塑料相容性較差，給材料造成力學(xué)及其它性能上的缺陷。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，木塑材料應(yīng)用日益廣泛，并在許多功能性領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但同時(shí)也暴露出材料本身的性能缺陷，需要進(jìn)一步優(yōu)化，如隔熱性能等。
[0004]目前常用的高分子材料制備的涂層通常導(dǎo)電能力較差，若在高分子材料中摻入導(dǎo)電填料，則可使之具備一定的傳導(dǎo)電流和消散電荷的能力，從而消除靜電帶來的危害，延長涂料的使用壽命，例如導(dǎo)電涂料，抗靜電涂料等。
[0005]目前，常用的導(dǎo)電填料包括金屬系填料、碳系填料、金屬氧化物系填料等。金屬系填料的導(dǎo)電性能好，但密度大易發(fā)生沉降，且由于價(jià)格昂貴其應(yīng)用受到一定限制。而碳系填料雖然由于良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性以及低廉的成本而被廣泛使用，但是由于顏色深、難清洗、易發(fā)生龜裂等原因而在某些領(lǐng)域無法選用。金屬氧化物系填料中的導(dǎo)電氧化鋅因具備一定的導(dǎo)電性能且可以制備淺色導(dǎo)電涂料，獲得了較為廣泛的應(yīng)用。
[0006]因此，尋找一種透氣性好、機(jī)械強(qiáng)度高、隔熱并且防靜電的紡織纖維材料以應(yīng)用于鞋材、服飾等領(lǐng)域是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種紡織纖維材料、其制備方法及其應(yīng)用，特別是一種透氣性好、隔熱、機(jī)械強(qiáng)度高并且抗靜電的紡織纖維材料、其制備方法及其應(yīng)用。
[0008]為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]第一方面，本發(fā)明提供了一種紡織纖維材料，其內(nèi)部為纖維材料層，外部依次包覆木塑復(fù)合材料層和氧化鋅納米材料層。
[0010]本發(fā)明通過在纖維材料上依次包覆木塑復(fù)合材料層和氧化鋅納米材料層，不僅增強(qiáng)了紡織纖維材料的機(jī)械性能，而且實(shí)現(xiàn)了隔熱、防靜電的效果。
[0011]本發(fā)明中，所述的紡織纖維材料按重量份包括以下組分:纖維材料58-80 ;木塑復(fù)合材料20-35 ;氧化鋅納米材料10-16 ;助劑8-18。
[0012]本發(fā)明中所述的纖維材料為50-80重量份，例如可以是50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份。
[0013]本發(fā)明中所述的木塑復(fù)合材料為20-35重量份，例如可以是20份、22份、25份、28份、30份、32份、33份、35份。
[0014]本發(fā)明中所述的氧化鋅納米材料為10-16重量份，例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份。
[0015]本發(fā)明中所述的助劑選自相容劑、抗氧劑、潤滑劑或阻燃劑等，其中，助劑為相容劑、抗氧劑和潤滑劑時(shí)，各組分的重量份數(shù)分別為相容劑5-10份，抗氧劑2-5份，潤滑劑為1-3 份。
[0016]本發(fā)明中所述的助劑為8-18重量份，例如可以是8份、9份、10份、12份、14份、15份、18份。
[0017]本發(fā)明中，所述纖維材料為無機(jī)纖維和/或有機(jī)纖維。
[0018]優(yōu)選地，所述的無機(jī)纖維為玻璃纖維、碳纖維、硼纖維或玄武巖纖維中的任意一種或至少兩種的混合。
[0019]優(yōu)選地，所述的有機(jī)纖維為粘膠纖維、錦綸、滌綸或芳綸中的任意一種或至少兩種的混合。
[0020]本發(fā)明中，木塑復(fù)合材料按重量百分含量包括如下組分:木粉60-90%、塑料10-30%、中空二氧化硅1-5%和改性劑0.1-5%。
[0021 ] 本發(fā)明中所述木塑復(fù)合材料中，木粉的重量百分含量為60-90 %，例如可以是60%、62%、65%、68%、70%、75%、78%、80%、85%、90%。
[0022]本發(fā)明中所述木塑復(fù)合材料中，塑料的重量百分含量為10-30 %，例如可以是10%、12%、15%、20%、25%、26%、28%、30%。
[0023]本發(fā)明中所述木塑復(fù)合材料中，中空二氧化硅的重量百分含量為1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5、5%。
[0024]本發(fā)明中所述木塑復(fù)合材料中，改性劑的重量百分含量為0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%。
[0025]優(yōu)選地，所述木粉含水量〈2.5wt% ;優(yōu)選地，所述木粉為樹木粉、鋸末粉、木材廢料粉、果殼粉或農(nóng)作物粉中的I種或至少2種的組合。
[0026]優(yōu)選地，所述中空二氧化娃由粒徑分別為110nm-280nm、340nm-500nm和580-720nm的中空二氧化娃組成；其中，所述粒徑為110nm-280nm的中空二氧化娃含量為15-40vol% ;粒徑為340nm-500nm的中空二氧化硅含量為50_70vol% ;粒徑為580_720nm的中空二氧化硅含量為5-30vol%。
[0027]本發(fā)明中，所述氧化鋅納米材料按重量百分含量包括以下組分:高分子樹脂50-70%、氧化鋅納米線0.1_10%、分散劑0.1-4%、溶劑29-40%。
[0028]優(yōu)選地，所述高分子樹脂為環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、水性環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂、有機(jī)硅樹脂或醇酸樹脂中的一種或者至少兩種的組合；優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂或丙烯酸樹脂中的一種或者至少兩種的組合。
[0029]優(yōu)選地，所述氧化鋅納米線的直徑為1-Snm ;長度為32-70 μ m。
[0030]第二方面，本發(fā)明還提供了如第一方面所述的紡織纖維材料的制備方法，所述的方法包括首先制備木塑復(fù)合材料層和氧化鋅納米材料層，然后將所述木塑復(fù)合材料層和氧化鋅納米材料層包覆在纖維材料層上，從而得到所述的紡織纖維材料。
[0031]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述紡織纖維材料的制備方法包括以下步驟:
[0032](I)制備木塑復(fù)合材料層:先將木粉和改性劑溶液混合，得到預(yù)處理后的木粉；再將得到的預(yù)處理后的木粉、塑料粉料和中空二氧化硅混合，得到混料；將得到的混料擠出，得到所述木塑復(fù)合材料層；
[0033](2)制備氧化鋅納米材料層:先將高分子樹脂與溶劑按比例均勻混合，得混合液I ;然后向混合液I中加入氧化鋅納米線、分散劑，攪拌均勻，得混合液II ;再將混合液II在40°C -60°C下超聲分散0.5-2h ;將超聲分散后的混合液II加熱至40°C _100°C，攪拌20-60min，進(jìn)一步混合均勾；冷卻至室溫，得到氧化鋅納米材料層；
[0034](3)通過使用纏繞單元將由多根纖維材料平行排列而成的纖維層及步驟(I)和(2)得到的木塑復(fù)合材料層和氧化鋅納米材料層螺旋狀地連續(xù)纏繞到可旋轉(zhuǎn)的鼓上，從而形成纖維材料排列體在半徑方向上的內(nèi)外表面被包覆的圓筒狀的纏繞體；切斷所述纏繞體，形成紡織纖維材料。
[0035]作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明所述紡織纖維材料的制備方法包括以下步驟:
[0036](I)制備木塑復(fù)合材料層:將體積分?jǐn)?shù)為5-50 %的改性劑溶液噴灑處理木粉，轉(zhuǎn)速為300-2000rpm，然后加入高速混合機(jī)中進(jìn)行預(yù)混合至少0.5h，溫度30_100°C ;按照比例依次把得到的木粉、塑料粉料和中空二氧化硅加入高速混合機(jī)中，溫度控制在50-100°C，高速混合至少1min ;將混料置于125-270°C的雙螺桿擠出機(jī)中混合擠出；
[0037](2)制備氧化鋅納米材料層:將高分子樹脂與溶劑按比例均勻混合，得混合液(I );向混合液(I )中加入氧化鋅納米線、分散劑、固化劑，攪拌均勻，得混合液(II );將混合液(II )在40°C -60°C下、功率為200-500W超聲分散0.5_2h ;將超聲分散后的混合液(II )加熱至40°C _100°C，攪拌20-60min，進(jìn)一步混合均勻；冷卻至室溫，得到氧化鋅納米材料層；
[0038](3)通過使用纏繞單元將由多根纖維材料平行排列而成的纖維層及步驟(I)和(2)得到的木塑復(fù)合材料層和氧化鋅納米材料層螺旋狀地連續(xù)纏繞到可旋轉(zhuǎn)的鼓上，從而形成纖維材料排列體在半徑方向上的內(nèi)外表面被包覆的圓筒狀的纏繞體；切斷所述纏繞體，形成紡織纖維材料。
[0039]第三方面，本發(fā)明還提供了一種如第一方面所述的紡織纖維材料在紡織品中的應(yīng)用。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果:
[0041](I)本發(fā)明得到的紡織纖維材料具有透氣性好、機(jī)械強(qiáng)度高、隔熱并且抗靜電等特點(diǎn)，其還具有耐磨、耐黃變、防霉抗菌等優(yōu)點(diǎn)。
[0042](2)本發(fā)明得到的紡織纖維材料可直接紡織用于鞋材、服飾輔料等方面，相比采用將不同層直接貼合的方法，不僅提高了絲綿布、布料等材料的透氣性，也增加了其物理機(jī)械性能和美觀性；該紡織纖維材料織成網(wǎng)布后，產(chǎn)品環(huán)保、性能卓越，用于鞋材、手袋、箱包，提高了產(chǎn)品的多樣化程度；在保持強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了輕量化。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0044]實(shí)施例1
[0045]按照以下步驟進(jìn)行紡織纖維材料的制備:
[0046]按重量份進(jìn)行原料配比:所述的紡織纖維材料按重量份包括以下組分:纖維材料58 ;木塑復(fù)合材料20 ;氧化鋅納米材料10 ;助劑8 ;其中助劑為相容劑馬來酸酐-苯乙烯共聚物(SMA) 10份，抗氧劑Cyanoxl790，5份，潤滑劑聚硅氧烷2份。
[0047](I)制備木塑復(fù)合材料層:將體積分?jǐn)?shù)為5 %的改性劑溶液噴灑處理木粉，轉(zhuǎn)速為300rpm，然后加入高速混合機(jī)中進(jìn)行預(yù)混合至少0.5h，溫度30°C;按照比例依次把得到的木粉、塑料粉料和中空二氧化硅加入高速混合機(jī)中，溫度控制在100°C，高速混合至少1min ;將混料置于125 °C的雙螺桿擠出機(jī)中混合擠出；
[0048](2)制備氧化鋅納米材料層:將高分子樹脂與溶劑按比例均勻混合，得混合液(I );向混合液(I )中加入氧化鋅納米線、分散劑、固化劑，攪拌均勻，得混合液(II );將混合液(II )在40°C°C下、功率為200W超聲分散2h ;將超聲分散后的混合液(II )加熱至100°C，攪拌60min，進(jìn)一步混合均勾；冷卻至室溫，得到氧化鋅納米材料層；
[0049](3)通過使用纏繞單元將由多根纖維材料平行排列而成的纖維層及步驟(I)和(2)得到的木塑復(fù)合材料層和氧化鋅納米材料層螺旋狀地連續(xù)纏繞到可旋轉(zhuǎn)的鼓上，從而形成纖維材料排列體在半徑方向上的內(nèi)外表面被包覆的圓筒狀的纏繞體；切斷所述纏繞體，形成紡織纖維材料。
[0050]實(shí)施例2
[0051]