本發明屬于納米新材料
技術領域：
，涉及一種用于非織造布的抗靜電后整理方法。
背景技術：
：丙綸非織造布一般是由聚丙烯纖維，經過熔噴、紡粘或者兩者結合成網工藝制備而成。聚丙烯材質的非織造布中，以SMS(紡粘/熔噴/紡粘)非織造布在醫用領域應用最為廣泛。因其生產成本低廉，生產工藝成熟且實用性較強的特點，廣泛應用在醫用紡織品和日常使用的紡織品，如醫用手術衣、帽、口罩，以及醫用床單、被罩、幕布等。丙綸SMS非織造布本身由聚丙烯纖維構成，其具有高電阻率和低介電常數，在使用過程中容易集聚靜電荷，靜電作用。若不做抗靜電處理，非織造布上靜電電荷集聚，容易吸附空氣中的灰塵、病菌等細小物質，不利于其在醫用和日常紡織品的進一步應用。根據靜電產生的機理、靜電的泄露規律以及影響靜電的主要因素，阻止合成纖維及織物產生靜電有兩條基本途徑：抑制靜電的產生與加快表面靜電的逸散速度。抑制靜電的產生的途徑是按照摩擦帶電序列，將纖維材料恰當匹配，使之不產生靜電；加快表面靜電的逸散速度的途徑則通過空氣和纖維表面的傳導泄露作用，及其在纖維內部擴散放電作用，使已經產生的靜電荷迅速消失，從而達到抗靜電的目的。目前大多數抗靜電后整理主要通過加快表面靜電的逸散速度的途徑實現的。目前，針對抗靜電非織造布的研究成果主要集中于兩方面：一方面，通過紡絲將原料纖維混入或涂覆抗靜電劑后制備復合纖維再紡制成非織造布；另一方面，通過抗靜電劑和基層的組合形式制備抗靜電非織造布，例如導電炭黑填充的樹脂膜層與基層進行組合達到抗靜電的效果。由已有研究可知，抗靜電熔噴非織造布的表面電阻率在106-109Ω/sq之間時具有優異的抗靜電性。目前，針對非織造布抗靜電整理的方法主要有三種：導電聚合物母粒紡絲、抗靜電后整理(助劑吸附固著法、表面接枝聚合法和低溫等離子體表面處理法)和表面金屬化。但這些抗靜電整理的方法都有一定的缺陷。導電聚合物母粒紡絲，此類方法的抗靜電效果難以長久保存，耐洗滌效果差，且在低濕度條件下不顯示抗靜電性能；抗靜電后整理，其抗靜電性非永久性，使用過程中因尺度較大容易因摩擦、洗滌使抗靜電效果難以持久；采用化學引發、熱引發、高能射線引發和紫外線輻照引發的接枝改性的方法，這類表面接枝聚合需要較多的特種引發劑或高能射線，工藝繁復；表面金屬化，成本較高，難以實現工業化生產。CN201610563558提供了一種抗靜電無紡布，包括依次設置的第一無紡布層、第一導電膜層、靜電屏蔽層、第二導電膜層和第二無紡布層；其中，所述第一導電膜層和第二導電膜層為導電炭黑填充的樹脂膜層；所述靜電屏蔽層為金屬絲網。通過各層的合理設計，一方面提高了無紡布的本質阻燃性能，另一方面，增強了無紡布的整體結構強度，且質感和手感優異，綜合性能好，現有技術中的抗靜電布多以不同結構和組合達到抗靜電效果，其制備工藝復雜，成本較高。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種用于非織造布的抗靜電后整理方法，工藝簡單、成本低，該方法制備的抗靜電非織造布的表面比電阻在106-109Ω/sq之間，具有良好的抗靜電性。為達此發明目的，本發明采用以下技術方案：一種用于非織造布的抗靜電后整理方法，所述抗靜電后整理方法包括如下步驟：1)以碳納米管粉末、分散劑和去離子水為原料配置碳納米管混合液，對所述碳納米管混合液分散后制得抗靜電分散液；2)將非織造布浸漬于步驟1)制備的抗靜電分散液，干燥處理制備抗靜電非織造布。碳納米管憑借著優異的力學性能、優良的化學穩定性、熱穩定性、良好的電性能和微波吸收等特性，受到聚合物納米復合材料領域的廣泛關注。導電性能好也使它在紡織品抗靜電整理上的應用成為可能。步驟1)中，所述碳納米管的的直徑為10～20nm，長度為30～100μm，純度大于95wt％。采用納米尺度的碳納米管CNT，減少在使用過程中的摩擦，提高了抗靜電非織造布的耐久性。利用碳納米管在非織造布表面形成導電網絡，從而應用于抗靜電后整理工藝的改進。若碳納米管的直徑、長度不在此范圍內，則其在抗靜電分散液中的分散性不好，如果分散性不好則導電網絡不能很好的形成，因此導電性就不能得到好的改善。本發明中碳納米管混合液的分散過程為：利用新芝SCIENTZ-ⅡD超聲波細胞粉碎儀300W的功率對混合液分散3h，其中，碳納米管混合液的分散方法不僅限于細胞粉碎機，也可用球磨機等其他本領域常用的分散方法，在此不再贅述。所述碳納米管粉末與所述分散劑的質量比為1：(1～10)，例如1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10，若質量比不在此范圍內，會造成CNT大量團聚或纏繞的現象。在浸漬處理過程中，碳納米管制成的抗靜電分散液本就不是均勻的懸浮液，因而不能夠在非織造布表面均勻吸附碳納米管，造成碳納米管的局部團聚，無法形成均勻的導電網絡，表現出的是非織造布表面局部黑色，會造成非織造布上附著有碳納米管的部分導電性好，而其余地方處理前后無明顯差異的缺陷，且試樣尺寸范圍內都無法確保均勻。所述分散劑為十二烷基硫酸鈉SDS或十二烷基苯磺酸鈉SDBS。所述碳納米管混合液中碳納米管的質量濃度為5～15％，例如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％。當纖維表面吸附的碳納米管達到一定的質量分數后，將在吸附的碳納米管中形成導電網絡。這種導電網絡的實現是依托碳納米管的直接接觸。然而，碳納米管的直接接觸有兩種主要方式：一方面依靠所吸附的碳納米管間產生直接接觸實現，另一方面是依托納米導電顆粒間特有的電子隧道效應，即當碳納米管與碳納米管的間距較小如為幾個納米時，其中電子從一個碳納米管躍遷到另一個所需克服的能壘較小，從導電性角度考慮等同于碳納米管間的直接接觸。在相同處理工藝即同等浸漬條件下，通過改變CNT抗靜電分散液的濃度來改變浸漬吸附在纖維表面的碳納米管質量分數，從而影響所形成的導電網絡。在一定范圍內，抗靜電分散液中碳納米管濃度越高，表面比電阻越小，非織造布的導電性能越好，抗靜電性能越高。當碳納米管混合液中碳納米管的質量濃度低于5％時，在非織造布上不能形成良好的導電網絡，抗靜電性能不佳，當碳納米管混合液中碳納米管的質量濃度高于15％時，抗靜電性能提升不高。優選地，所述碳納米管混合液中碳納米管的質量濃度為8～12％。步驟2)還可以為，將步驟1)制備的抗靜電分散液噴涂于非織造布，干燥處理制備抗靜電非織造布。本發明的涂覆方式可以為浸漬-干燥法，也可以采用為噴槍涂覆法等，噴槍涂覆的原料也為CNT抗靜電分散液；所述浸漬的次數為1～3次。浸漬次數太少使碳納米管不能很好地分散于非織造布上，但浸漬次數多于3次又會使后整理的程序過于繁瑣，且對增加導電性作用不明顯，即抗靜電性能的提升不大。本發明采用碳納米管分散液對非織造布進行抗靜電處理，使其在表面形成導電網絡，從而達到抗靜電的效果，并通過改變分散液的濃度及浸漬處理次數探討其對導電網絡形成和抗靜電效果的影響規律。本發明通過改變分散液的濃度、浸漬次數，還可以通過改變涂覆的時間來改善抗靜電效果，且浸漬次數、分散液濃度和處理時長的更改不僅限于本發明中所列出的數值范圍。本發明的另一個目的還在于提供了一種如上所述的抗靜電后整理方法得到的抗靜電非織造布。與現有技術相比，本發明的有益效果為：本發明的用于非織造布的抗靜電后整理方法，通過改變分散液的濃度即可獲得較好的抗靜電性能，該方法制備的抗靜電非織造布的表面比電阻在106-109Ω/sq之間，因此本發明的用于非織造布抗靜電后整理方法在成本和加工工藝方面有較為突出的優勢，易于產業化。附圖說明圖1(a)為本發明的用于非織造布的抗靜電后整理方法中采用的抗靜電分散液的SEM圖；圖1(b)為圖1(a)的抗靜電分散液靜置后的效果圖；圖2(a)為本發明的用于非織造布的抗靜電后整理方法制備的抗靜電非織造布的SEM圖；圖2(b)為圖2(a)局部放大效果圖；圖3(a)為抗靜電分散液中碳納米管質量濃度為5％時，制備的抗靜電非織造布的SEM圖；圖3(b)為抗靜電分散液中碳納米管質量濃度為10％時，制備的抗靜電非織造布的SEM圖；圖3(c)為抗靜電分散液中碳納米管質量濃度為15％時，制備的抗靜電非織造布的SEM圖。具體實施方式下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。如無具體說明，本發明的各種原料均可市售購得，或根據本領域的常規方法制備得到。實施例1-3選用韓國JN-9型碳納米管粉末、十二烷基硫酸鈉(SDS)和去離子水，配置碳納米管質量濃度分別為5％、10％、15％的碳納米管混合液，其中碳納米管與十二烷基硫酸鈉的質量比為1:1。利用新芝SCIENTZ-ⅡD超聲波細胞粉碎儀300W的功率對碳納米管混合液分散3h，配置碳納米管質量濃度分別為5％、10％、15％的抗靜電分散液。將已裁剪至規定尺寸的25g醫用彈力非織造布分別放置不同濃度的CNT抗靜電分散液中浸漬1h后晾干使其中水分蒸發，以20塊非織造布的抗靜電后整理為一組，最后取平均值。所用醫用彈力非織造布為熔噴非織造布，由聚合物熔融擠壓成纖維網，經過冷卻后加固而成。然后對已經浸漬不同分散液濃度的非織造布，分別進行二次和三次浸漬，每次浸漬前均確保前次所浸潤的非織造布完全干燥。對比例1選用韓國JN-9型碳納米管粉末、十二烷基硫酸鈉(SDS)和去離子水，配置碳納米管質量濃度為10％的碳納米管混合液，其中碳納米管與十二烷基硫酸鈉的質量比為1:0.01。利用新芝SCIENTZ-ⅡD超聲波細胞粉碎儀300W的功率對碳納米管混合液分散3h，配置碳納米管質量濃度為10％的抗靜電分散液。將已裁剪至規定尺寸的25g醫用彈力非織造布放置CNT抗靜電分散液中浸漬1h后晾干使其中水分蒸發，以20塊非織造布的抗靜電后整理為一組，最后取平均值。所用醫用彈力非織造布為熔噴非織造布，由聚合物熔融擠壓成纖維網，經過冷卻后加固而成。然后對已經浸漬分散液濃度的非織造布進行二次浸漬，每次浸漬前均確保前次所浸潤的非織造布完全干燥。對比例2選用韓國JN-9型碳納米管粉末、十二烷基硫酸鈉(SDS)和去離子水，配置碳納米管質量濃度為10％的碳納米管混合液，其中碳納米管與十二烷基硫酸鈉的質量比為1:11。利用新芝SCIENTZ-ⅡD超聲波細胞粉碎儀300W的功率對碳納米管混合液分散3h，配置碳納米管質量濃度為10％的抗靜電分散液。將已裁剪至規定尺寸的25g醫用彈力非織造布放置CNT抗靜電分散液中浸漬1h后晾干使其中水分蒸發，以20塊非織造布的抗靜電后整理為一組，最后取平均值。所用醫用彈力非織造布為熔噴非織造布，由聚合物熔融擠壓成纖維網，經過冷卻后加固而成。然后對已經浸漬分散液濃度的非織造布進行二次浸漬，每次浸漬前均確保前次所浸潤的非織造布完全干燥。利用ACLStaticide靜電電壓測試儀測量分別處理的試樣的表面比電阻，浸涂不同次數，不同抗靜電分散液濃度對抗靜電性能的影響具體數值如表1所示，不同碳納米管與十二烷基硫酸鈉的質量比對抗靜電性能的影響具體數值如表2所示。對選用的碳納米管制成的抗靜電分散液進行掃描，掃描電鏡如圖1(a)所示，并將抗靜電分散液靜置一周，靜置結果如圖1(b)所示。對經抗靜電后整理后的非織造布掃描，SEM圖如圖2所示。改變抗靜電分散液中碳納米管的濃度，再對非織造布進行抗靜電后整理，對整理后的非織造布掃描，SEM圖如圖3所示。圖1(a)顯示了碳納米管在抗靜電分散液中分布均勻，圖1(b)顯示了抗靜電分散液靜置一周后未有沉淀，由此可知抗靜電分散液中碳納米管分散較為均勻且穩定性較好。結合圖2(a)非織造布的SEM圖可知，非織造布是由隨機排列的纖維構成，形成纖網結合熱粘的方法加固而成，可看出其表面有規律的膠黏點。結合圖2(b)可以看出CNT分散顆粒在非織造布上的附著以膠黏點處為主。結合圖3可以看出，不同的CNT質量濃度的抗靜電分散液中，碳納米管在非織造布膠黏點處的吸附量有較為明顯的差異，濃度越高，所吸附的碳納米管的量越多。表1表2實施例涂覆次數CNT與SDS質量比表面比電阻(Ω/sq)實施例2兩次涂覆1:17.46×107對比例1兩次涂覆1:0.018.95×1011對比例2兩次涂覆1:111.27×1010由表1可知，在相同浸涂次數下，改變抗靜電分散液中碳納米管的濃度，同樣使得樣品的表面比電阻發生了數量級的變化。浸涂次數為一次時，隨著碳納米管濃度的提高，非織造布表面比電阻的數量級由1010依次降至109和107。浸涂次數為兩次時，隨著碳納米管濃度的提高，表面比電阻的數量級由109降至107和106。在浸涂次數為三次時，隨著碳納米管濃度的提高，表面比電阻的數量級由108依次降至106和106。由此可知，抗靜電分散液中碳納米管濃度越高，表面比電阻越小，非織造布的導電性能越好，抗靜電性能越高。結合圖3可以發現，不同的碳納米管濃度在非織造布膠黏點處的吸附量有較為明顯的差異，圖3(a)碳納米管質量濃度為5％，圖3(b)碳納米管質量濃度為10％，圖3(c)碳納米管質量濃度為15％，由圖可以看出濃度越高，所吸附的碳納米管質量分數越大。結合表1中的數據可以發現，隨著碳納米管濃度的增加，碳納米管的直接接觸和電子隧道效應均有顯著提升。在浸涂次數較少時，濃度對表面比電阻的影響較明顯，在浸漬次數增加至三次時，10％與15％濃度的變化對表面比電阻的影響較小即為同一數量級。這表明當浸涂吸附的碳納米管導電網絡形成后，在浸漬三次時，濃度的不斷提升類似增加金屬導線的直徑，對增加導電性作用不明顯，即抗靜電性能的提升不大。由表2數據可以看出，碳納米管混合液中碳納米管的質量濃度為10％，涂覆次數為兩次、碳納米管與十二烷基硫酸鈉的質量比為1:1時，表面電阻率較，導電性好，抗靜電性能即能取得很好的效果。采用碳納米管抗靜電分散液對非織造布進行抗靜電整理，融合了助劑吸附固著法的成本低、過程簡單、應用于“用即棄”型非織造布以及表面金屬化的永久抗靜電和吸電磁波的優點，通過改變分散液的濃度即可獲得較好的抗靜電性能，本發明的用于非織造布的抗靜電后整理方法在成本和加工工藝方面有較為突出的優勢，易于產業化。以上實施例僅用來說明本發明的詳細方法，本發明并不局限于上述詳細方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬
技術領域：
的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。當前第1頁1 2 3