纺织学报 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (11): 88-93.doi: 10.13475/j.fzxb.20210802806

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热塑性聚氨酯熔喷非织造材料制备与性能

刘亚(), 程可为, 赵义侠, 于雯, 张淑苹, 钱子茂   

  1. 天津工业大学 纺织科学与工程学院, 天津 300387
  • 收稿日期:2021-08-03 修回日期:2022-03-08 出版日期:2022-11-15 发布日期:2022-12-26
  • 作者简介:刘亚(1974—),女,副教授,博士。主要研究方向为功能非织造材料。E-mail: liuya8353@163.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2017YFB0309303)

Preparation and properties of thermoplastic polyurethane meltblowns

LIU Ya(), CHENG Kewei, ZHAO Yixia, YU Wen, ZHANG Shuping, QIAN Zimao   

  1. School of Textile Science and Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China
  • Received:2021-08-03 Revised:2022-03-08 Published:2022-11-15 Online:2022-12-26

摘要:

为改善传统熔喷非织造材料强度低、弹性回复性差的问题,以热塑性聚氨酯(TPU)为原料制备了一种新型弹性熔喷非织造材料。研究了TPU的热性能及流变性能,分析了制备工艺参数对TPU熔喷非织造材料形貌、力学性能、透气性能和水接触角的影响。结果表明:数均分子量为33 767 g/mol、分子量分布指数为2.19、熔点为159.4 ℃的TPU原料,在230 ℃时流变性能良好,适合进行熔喷纺丝;当纤维平均直径为10.27 μm、纤维网平均孔径为145 μm时,制备的TPU熔喷非织造材料的纵、横向断裂强度分别为52和49 N/(5 cm),纵、横向断裂伸长率分别为424%和459%,50%伸长回复率为97%,透气率为580 L/(m2·s),水接触角为110.3°,呈现明显的拒水特性。

关键词: 热塑性聚氨酯, 弹性非织造材料, 透气性, 拒水性

Abstract:

In order to improve strength and elastic recovery of traditional meltblown nonwovens, a new type of elastic meltblown nonwovens was prepared from thermoplastic polyurethane (TPU). The thermal properties and rheological properties of TPU were studied, and the effects of preparation process parameters on the morphology, mechanical properties, air permeability and contact angle of TPU meltblown nonwovens were analyzed. The results show that the TPU raw material with a number average molecular weight of 33 767 g/mol, a molecular weight distribution index of 2.19 and a melting point of 159.4 ℃ has good rheological properties at 230 ℃ which is suitable for melt-blown spinning. When the average fiber diameter is 10.27 μm and the average fiber web pore size is 145 μm, the longitudinal and transverse rupture strengths of the prepared TPU meltblown nonwovens are 52 and 49 N/(5 cm), the longitudinal and transverse elongation at break are 424% and 459%, respectively. With the same web parameters, the 50% elongation recovery rate is 97%, the air permeability is 580 L/(m2·s), and the water contact angle is 110.3°, showing obvious water-repellent properties.

Key words: thermoplastic polyurethane, elastic nonwoven material, breathability, water repellency

中图分类号: 

  • TS176.4

表1

制备工艺参数"

样品编号 热风温度/℃ 牵伸风压/MPa 接收距离/cm
1 260 0.015 40
2 260 0.015 35
3 260 0.015 30
4 260 0.015 25
5 260 0.015 20
6 260 0.020 25
7 260 0.015 25
8 260 0.010 25
9 260 0.005 25
10 260 0.001 25
11 260 0.015 25
12 265 0.015 25
13 270 0.015 25
14 275 0.015 25
15 280 0.015 25

表2

TPU原料的分子质量及分子质量分布"

原料
编号
分子质量/(g·mol-1) 分子质量
分布
Mn Mw Mp Mz
1# 32 069 62 540 44 578 108 592 1.950
2# 47 675 86 938 74 557 134 979 1.824
3# 33 767 65 843 46 507 112 566 1.950
4# 27 796 52 848 40 076 92 511 1.901
5# 34 606 77 430 52 135 127 858 2.237

图1

5# TPU原料的热力学分析曲线"

图2

5#TPU原料流变性能曲线"

图3

TPU熔喷非织造材料的SEM照片(×1 500)"

图4

不同工艺参数下纤维直径变化趋势"

图5

不同工艺参数下TPU熔喷非织造材料的力学性能"

图6

不同工艺参数下TPU熔喷非织造材料孔径及透气性能"

表3

接触角测试结果"

样品
编号
接触角/
(°)
样品
编号
接触角/
(°)
样品
编号
接触角/
(°)
1 106.0 6 102.0 11 103.0
2 106.0 7 103.0 12 107.0
3 105.0 8 106.0 13 103.7
4 103.0 9 107.7 14 103.0
5 105.0 10 110.3 15 103.0
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