【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料领域，特别涉及一种高强度疏水无纺布及其制备方法和用途。
技术介绍
1、材料的疏水表面因其独特的湿润性能，在自清洁、防生物污染、防腐蚀和油/水分离方面有着广泛的应用，而成为近些年被关注研究的重点。因石油化工材料自身具有疏水特性，目前常用的疏水材料多为聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)等石油化工材料，但这些产品基本具有不可生物降解性以及原料石化资源日益枯竭性，且在使用过程中对环境造成不同程度的污染(王宇.纤维素基超疏水材料的制备及性能研究[d].内蒙古农业大学,2022.)。因此，人类面临着资源和环境的双重严峻挑战。为了满足人们日益增长的生活需求，一些可再生能源被逐渐发现并且利用起来。
2、纤维素作为世界上最丰富的生物质能源之一，因其具有储量丰富、可再生、可降解、易被化学物理改性等特点(韩营营,章飞洋,吴锦涵等.疏水亲油型纳米纤维素气凝胶的制备与吸油性能研究[j].中国造纸,2023,42(02):11-19.)，近些年被人们研究广泛应用于食品、医药、建材、火炸药等领域。纤维素是由d-吡喃式葡萄糖苷以1，4-β-糖苷键连接而成的具有刚性的线性聚合物(陈子威,欧红香,孙伟凯.疏水纤维素柔性凝胶材料吸附苯酚性能研究[j].中国造纸,2023,42(06):25-31+47.)，由于其分子链上含有许多游离的羟基，使得天然纤维素具有很强的亲水性，在很大程度上限制了纤维素的应用，但大量羟基存在的同时也使其发生表面络合、离子交换及氧化还原等反应，从而得到一些纤维素衍生物如羧甲基纤维素钠(cmc)、氰乙基
3、由于纤维素表面羟基的存在使其具有极好的亲水性，但却限制了其功能性应用，在兼顾天然和疏水的同时，对其疏水改性是拓宽其应用领域的重要手段之一。对纤维素基材料的疏水改性是拓宽纤维素材料应用领域的重要举措，因其自身具有的可降解性、生物友好性的特性，使其在食品包装领域、电子器件封装领域、卫生用品领域以及机械军工领域都有着非常好的发展前景，有望逐步成为疏水材料领域的主要基材(李晓望,李煜东,王鑫等.纤维素基超疏水材料的现状分析[j].生物质化学工程,2022,56(01):67-74.)。
4、目前材料的疏水改性主要有两种途径，一是通过低表面能物质对材料进行改性，二是在材料表面构造纳米/微米级的粗糙表面。构建纳米/微米级的粗糙表面有许多办法(易凯,付时雨.纤维素基超疏水材料的制备与应用研究进展[j].中国造纸,2022,41(02):115-121.)，常见的有水热法、静电纺丝法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、层层自组装法等，其中层层自组装法是制备各种微米尺度、纳米尺度结构和超疏水结构的首选方法之一。
5、层层自组装技术利用带电材料吸附在被处理表面薄层，周期性地重复逐层沉积从而形成具有纳米级厚度的由单一结构组成的多层结构(黄乐.黏土层层自组装阻燃天然纤维素纸张的研究[d].北京理工大学,2016.)。其主要优点是可以完美地控制薄膜/涂层的厚度，对基体材料形状无严格要求且适合对复杂表面进行处理，并且通过自组装技术还可引入具有特殊功能的化合物。
6、对纤维素的疏水处理是拓宽其应用领域的重要方式之一，而利用层层自组装技术对纤维素基材料进行疏水改性更是一种操作便捷、成本低廉的技术手段。
7、因此，如何利用纤维素改性技术，制备出绿色、无污染的生活用品，是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种高强度疏水无纺布，其具有明显的疏水性、亲肤性和柔韧性，适合制备卫生用品，此外，利用绿色可再生资源作为原料，还具有绿色、无污染的优势。
2、本专利技术的目的之二是提供一种上述高强度疏水无纺布的制备方法，通过柔性层层自组装实现纯棉无纺布的疏水改性，并改善其柔韧性。
3、实现本专利技术目的之一的技术方案是：一种高强度疏水无纺布，包括纯棉无纺布，以及包裹在纯棉无纺布纤维上的膜结构，膜结构通过纳米壳聚糖和羟烷基聚阴离子纤维素静电吸附自组装构成。
4、进一步的，纯棉无纺布与膜结构(羟烷基聚阴离子纤维素、纳米壳聚糖)的质量比为1-5：5-1，其中膜结构中羟烷基聚阴离子纤维素、纳米壳聚糖质量比为1-3：3-1。
5、优选的，纯棉无纺布、羟烷基聚阴离子纤维素、纳米壳聚糖的质量比为1：2：2。
6、进一步的，纳米壳聚糖的长度为20-300nm，直径2-50nm，羟烷基聚阴离子纤维素取代度ds＝0.1～1.0，耐酸性≥1.2，耐盐性≥1.4，溶液粘度为10～50mpa·s，分子结构式为：
7、
8、其中r为r1或r2或r3，
9、r1＝-oh
10、r2＝-och2coona
11、
12、r2中的na+，也可为k+或nh4+。
13、实现本专利技术目的之二的技术方案是：任一上述高强度疏水无纺布的制备方法，包括以下步骤：
14、1)配置羟烷基聚阴离子纤维素溶液、纳米壳聚糖溶液；
15、2)取纯棉无纺布经电晕处理，得到预处理纯棉无纺布；
16、3)将预处理纯棉无纺布加入水中浸泡，然后罗拉牵伸，压去多余水分；
17、4)加入烷基聚阴离子纤维素溶液中超声处理；
18、5)加入水中浸泡，然后罗拉牵伸，压去多余水分；
19、6)加入纳米壳聚糖溶液中超声处理；
20、7)经罗拉牵伸，压去多余水分，烘干得到目标产品。
21、优选的，步骤1)羟烷基聚阴离子纤维素溶液为浓度为0.5-1.5wt％的水溶液；纳米壳聚糖溶液为浓度为0.5-1.5wt％的乙酸溶液。
22、优选的，步骤2)电晕处理的参数为：电压2-15kv、电流为2-10a、处理时间为5-20s。
23、优选的，步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)无纺布均呈s型在体系中转动，步骤3)水的温度为25-50℃，浸泡时间为10-20s，步骤4)超声处理10-30min，超声功率为180-1000w，步骤5)水的温度为25-50℃，浸泡时间为10-20s，步骤6)超声处理10-30min，超声功率为180-1000w，步骤7)烘干温度为100-180℃，优选为120-150℃。
24、本专利技术还请求保护任一上述高强度疏水无纺布在用于制备一次性卫生用品中的用途。
25、进一步的，一次性卫生用品为纸尿裤或卫生巾。
26、采用上述技术方案具有以下有益效果：
27、1、本专利技术高强度疏水无纺布通过在纯棉无纺布纤维表面包裹由纳米壳聚糖和羟烷基聚阴离子纤维素通过静电吸附自组装构成膜结构，带负电的羟烷基聚阴离子纤维素通过氢键作用覆盖于纯棉无纺布纤维表面，其后与带正电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度疏水无纺布，其特征在于：包括纯棉无纺布，以及包裹在纯棉无纺布纤维上的膜结构，膜结构通过纳米壳聚糖和羟烷基聚阴离子纤维素静电吸附自组装构成。
2.根据权利要求1所述的高强度疏水无纺布，其特征在于，纯棉无纺布、膜结构的质量比为1-5：5-1，膜结构中羟烷基聚阴离子纤维素、纳米壳聚糖的质量比1-3：3-1。
3.根据权利要求2所述的高强度疏水无纺布，其特征在于，纯棉无纺布、羟烷基聚阴离子纤维素、纳米壳聚糖的质量比为1：2：2。
4.根据权利要求1-3任一所述的高强度疏水无纺布，其特征在于，所述纳米壳聚糖的长度为20-300nm，直径为2-50nm，羟烷基聚阴离子纤维素取代度DS＝0.1～1.0，耐酸性≥1.2，耐盐性≥1.4，溶液粘度为10～50mPa·S，分子结构式为：
5.权利要求1-4任一高强度疏水无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)羟烷基聚阴离子纤维素溶液为浓度为0.5-1.5wt％的水溶液；纳米壳聚糖溶液为浓度为0.5-1.5wt％的乙酸溶
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)电晕处理的参数为：电压2-15kV、电流为2-10A、处理时间为5-20s。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤3)、步骤4)、步骤5)、步骤6)无纺布均呈S型在体系中转动，步骤3)水的温度为25-50℃，浸泡时间为10-20s，步骤4)超声处理10-30min，超声功率为180-1000w，步骤5)水的温度为25-50℃，浸泡时间为10-20s，步骤6)超声处理10-30min，超声功率为180-1000w，步骤7)烘干温度为100-180℃，优选为120-150℃。
9.权利要求1-4任一高强度疏水无纺布在用于制备一次性卫生用品中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，一次性卫生用品为纸尿裤或卫生巾。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度疏水无纺布，其特征在于：包括纯棉无纺布，以及包裹在纯棉无纺布纤维上的膜结构，膜结构通过纳米壳聚糖和羟烷基聚阴离子纤维素静电吸附自组装构成。
2.根据权利要求1所述的高强度疏水无纺布，其特征在于，纯棉无纺布、膜结构的质量比为1-5：5-1，膜结构中羟烷基聚阴离子纤维素、纳米壳聚糖的质量比1-3：3-1。
3.根据权利要求2所述的高强度疏水无纺布，其特征在于，纯棉无纺布、羟烷基聚阴离子纤维素、纳米壳聚糖的质量比为1：2：2。
4.根据权利要求1-3任一所述的高强度疏水无纺布，其特征在于，所述纳米壳聚糖的长度为20-300nm，直径为2-50nm，羟烷基聚阴离子纤维素取代度ds＝0.1～1.0，耐酸性≥1.2，耐盐性≥1.4，溶液粘度为10～50mpa·s，分子结构式为：
5.权利要求1-4任一高强度疏水无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵自强，陈楠楠，王灿，关杰，李枝茂，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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