一种生物基聚氨酯防水透湿膜及其制备方法

本发明涉及功能性纺织品领域，尤其是涉及一种生物基聚氨酯防水透湿膜及其制备方法。

背景技术：

1、生物基材料是以可再生生物质（如大豆、玉米、小麦等）为原料制成的一种环保高分子材料，具有原料广泛、绿色环保的特点，如今市面上的防水透湿膜材料多为石油基材料，其生产和使用过程中都会对环境造成威胁。因此，亟需开发一种生物基防水透湿膜，以克服传统石油基材料加工耗能大、难以回收的不足。

2、如今，随着时代的快速发展，面料市场的需求量日益增大，除了最基础的保护和装饰功能外，在一些特殊工作环境和日常生活中对服装防护性和舒适性有了更高的需求，防水透湿膜材料便应运而生。防水透湿膜是一种兼具优异耐水渗透性和湿气透过性的功能膜材料，通常与天然纤维面料或合成纤维面料复合，制造具有独特防护性和舒适性的功能性服装，如：登山服、滑雪服、冲锋衣、野战军服、防化服以及鞋袜手套等。以防水透湿膜为核心材料制造的服装可以在阻隔雨雪向内部渗透、防止外界恶劣条件伤害的同时，将人体产生的汗液以湿气的形式传递出去，从而保障人体的安全和舒适，因而在人们的生产活动和日常生活中具有越来越重要的意义。

3、聚氨酯多孔膜具有良好的防水透湿性能，其弹性优良，在和面料的贴合过程中能够适应不同的贴合工艺，同时在户外的高强度运动中，关节部位的面料会发生不同程度的拉伸，这种薄膜材料赋予了服装较好的弹性和适应性，防止了剧烈的运动过程中薄膜撕裂等状况。因此聚氨酯防水透湿膜是一种较优选的材料。采用相分离成孔的pu膜生产过程简单、孔结构可调且成本较低，有利于规模化生产，至今少有报道用于防水透湿膜领域。

4、此外，传统石油基防水透湿膜材料在加工中耗费大量能源、对人体和环境造成威胁，在使用中容易产生挥发性有机物，使用后又存在着难以回收降解的问题。而使用生物基材料，将可再生的原料转化为生物高分子材料或者单体，进而开发各种产品，获得环境友好的功能性材料是新的研发方向。因此，亟需开发一种全生物基聚氨酯防水透湿多孔膜，实现整个工艺流程的清洁无污染——溶剂可回收、原料可降解，以迎合当前可持续发展的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生物基聚氨酯防水透湿膜及其制备方法，本发明提供的防水透湿膜铸膜液的聚氨酯及助剂均为生物基材料，同时具有良好防水透湿性，可规模化生产。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，包括以下步骤：

4、将生物基聚氨酯树脂加入到有机溶剂中，搅拌至聚氨酯树脂混合均匀，再加入其他助剂，继续搅拌均匀，得到混合溶液；将混合溶液倒至基材上，利用刮涂工具刮成薄膜，随后浸入凝固浴中，凝固成型后水洗、烘干即得生物基聚氨酯防水透湿膜。

5、进一步的，各组分按重量份，包括：

6、生物基聚氨酯树脂         40~55份；

7、生物基有机溶剂           30~55份；

8、生物基渗透剂             0.5~3份；

9、生物基表面活性剂         2~3份；

10、致孔剂                   3~12份。

11、进一步的，所述生物基聚氨酯树脂溶液选择生物质含量大于或等于50%的聚醚型脂肪族聚氨酯，选择：含有异山梨醇聚醚的生物基聚氨酯，其中，异山梨醇聚醚占生物基聚氨酯液体总体积的10%。

12、进一步的，所述生物基渗透剂包括脂肪酸甲酯磺酸盐或烷基甜菜碱；所述生物基表面活性剂包括肌氨酸脂肽、十二烷基葡萄糖苷、聚乙烷亚胺基脂多糖或十二烷基聚乙氧基醇胺中的一种或多种；所述致孔剂包括核桃壳颗粒、竹纤维颗粒、山楂籽颗粒或、koizsa杏核壳颗粒中的一种或多种。

13、进一步的，所述基材选择无纺布、纺粘布、离型纸、牛皮纸、木浆布、棉布中的一种。

14、进一步的，所述凝固浴选择水和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液，水和n,n-二甲基甲酰胺的体积比为（8-8.2）：2。

15、进一步的，所述凝固浴的时长为2min~5min。

16、进一步的，所述水洗的温度为25-40℃，水洗时间为20min~40min。

17、进一步的，所述烘干的温度为80~120℃，烘干时长为10min~20min。

18、一种生物基聚氨酯防水透湿膜，采用上述的制备方法制备得到。

19、与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

20、（1）本发明的聚氨酯防水透湿膜采用湿法合成革的相分离成孔方法，制得的膜孔结构可调，兼具高弹性和良好防水透湿性。

21、（2）本发明的防水透湿膜原料中聚氨酯树脂来源可再生，可代替传统的石油基原料，能有效降低碳排放，属于环境友好型膜材料。

22、（3）传统的高生物基聚氨酯防水透湿膜由于分子链过于柔软，难以形成致密结构，导致其静水压低，本发明的聚氨酯防水透湿复合膜含有异山梨醇成分，增加了材料的强度和韧性，可有效提高其静水压。

23、（4）本发明中所使用的溶剂均为从植物、动物等天然成分提取而成的环保的生物基溶剂，不仅具有较低的挥发性和毒性,而且生物降解性能好,不会对环境造成污染。

24、（5）本发明的表面活性剂为生物基表面活性剂，来源广且可再生。

25、（6）本发明的渗透剂为生物基渗透剂，克服了传统渗透剂不耐酸碱、难以降解、不环保等困难。

26、（7）本发明的致孔剂为生物基致孔剂，传统致孔剂主要包括sio2、ca2co3，这些致孔剂在生产和使用过程中易造成对人体和环境的污染。

1.一种生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，各组分按重量份，包括：

3.根据权利要求1所述的生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述生物基聚氨酯树脂溶液选择生物质含量大于或等于50%的聚醚型脂肪族聚氨酯，选择：含有异山梨醇聚醚的生物基聚氨酯，其中，异山梨醇聚醚占生物基聚氨酯液体总体积的10%。

4.根据权利要求2所述的生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述生物基渗透剂包括脂肪酸甲酯磺酸盐或烷基甜菜碱；所述生物基表面活性剂包括肌氨酸脂肽、十二烷基葡萄糖苷、聚乙烷亚胺基脂多糖或十二烷基聚乙氧基醇胺中的一种或多种；所述致孔剂包括核桃壳颗粒、竹纤维颗粒、山楂籽颗粒或、koizsa杏核壳颗粒中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述基材选择无纺布、纺粘布、离型纸、牛皮纸、木浆布、棉布中的一种。

6.根据权利要求1所述的生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述凝固浴选择水和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液，水和n,n-二甲基甲酰胺的体积比为（8-8.2）：2。

7.根据权利要求6所述的生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述凝固浴的时长为2min~5min。

8.根据权利要求6所述的生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述水洗的温度为25-40℃，水洗时间为20min~40min。

9.根据权利要求1所述的生物基聚氨酯防水透湿膜的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为80~120℃，烘干时长为10min~20min。

10.一种生物基聚氨酯防水透湿膜，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的制备方法制备得到。