一种复合材料及其制作方法和应用与流程

1.本发明涉及新材料技术领域，特别涉及一种复合材料及其制作方法和应用。


背景技术：

2.近年来，随着人们生活水平的提高，人们对服装、衣帽等的复合功能要求也越来越多，现在的衣服已经不仅仅局限于传统的保暖功能。在此基础上，研发出越来越多具有特殊功能的衣服，比如我们所熟知的防护服、保暖衣、皮肤衣、登山服等等。而现有的上述服装普遍存在透湿透气性差、保暖效果差、防风效果差等各种缺陷。
3.为了能够制备透湿透气性更好的复合材料，通常采用透气透湿膜材料，例如使用的静电纺纳米纤维膜、透气ptfe膜等等。这种膜材料在能够透湿的同时透气性也十分优良，但是其优异的透湿和透气性，通常以牺牲力学性能为前提，所以这种膜材料本身是非常脆弱的。如果按照常规方法进行复合，会导致膜破裂，从而无法保证安全过滤；如果保证膜不被破坏，即复合材料的坚韧、耐用度增强，就将大大丧失膜本身透湿透气的特性。因此，将膜材料复合成具有特殊功能且耐用的布料具有很大的难度。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种复合材料及其制作方法和应用，该复合方法简便，同时经过工艺调整实现了对透气膜材料的复合，复合材料不但具有良好的透气、透湿性能，耐用性极佳，还具有防护功能，尤其能够实现对有害气溶胶的高效防护。
5.本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
6.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融；上机温度为50-200℃；
8.(2)将熔融的热熔胶涂覆在外层材料或膜材料上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.05-1cm，复合速度为5-30min，上机压力为1-6kg；
9.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为18-30℃、固化湿度为50-95％。
10.优选地，所述制备方法还包括：
11.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料和/或其他材料，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
12.优选地，在步骤(1)之前还包括对膜材料进行预处理和/或对外层材料进行预处理。
13.优选地，对膜材料进行预处理是指对膜材料进行预热处理，所述预热处理的热烘温度为100-160℃，优选的热烘温度为130-160℃，车速15-25m/min，优选的车速为18-20m/min。
14.优选地，对外层材料进行预处理包括对外层材料进行预热处理和/或物理预处理，
所述预热处理的热烘温度为100-160℃，优选的热烘温度为130-160℃，车速15-25m/min，优选的车速为18-20m/min；所述物理预处理指对外层材料进行磨毛、电晕或等离子体处理，其中，磨毛时的砂布目数为100-150目，磨轮转速为800-1000转/分；电晕处理电压为8-12v，处理时间为5-10s；等离子处理时控制处理后材料的达因值范围为30-60dyn/cm。
15.优选地，步骤(1)中优选的上机温度为70-180℃，更优选为110℃；步骤(2)中优选的上胶辊与橡胶辊间距为0.06-0.6cm，更优选的为0.1cm；优选的复合速度为10-28m/min，更优选的为25m/min；优选的上机压力为1.5-5.5kg，更优选的上机压力为4kg；步骤(3)中优选的固化温度为20-27℃、固化湿度为60-90％，更优选的固化温度为25℃、固化湿度为65％。
16.优选地，所述热熔胶复合采用点涂式，上胶量为3-20g，优选的上胶量为5-18g，更优选的为15g，胶点密度为50-160个/cm2，优选的胶点密度为60-150个/cm2，更优选的为75个/cm2；粘合剂渗透膜材料层总厚度的2/3。
17.一种复合材料，所述复合材料是通过所述的制备方法制备得到的，当复合材料由两种材料复合而成时，所述两种材料包括外层材料和膜材料，所述外层材料为机织面料、针织面料或无纺布面料；所述膜材料为透气膜，优选为静电纺丝纳米纤维膜；所述外层材料和所述膜材料通过粘合剂粘合连接；当复合材料为三层时，所述复合材料还包括内层材料，所述内层材料为针织面料、无纺布面料或机织面料，所述内层材料和所述膜材料通过粘合剂粘合连接；当复合材料为多层时，所述复合材料还包括其他材料，所述其他材料包括防水材料、防风材料、防毒材料、保暖材料、隔热材料或耐湿材料，所述其他材料与所述外层材料、所述膜材料或所述内层材料通过粘合剂粘结或通过缝纫线连接；当该材料为防毒材料时，所述防毒面料为高吸附性材料，包括掺炭纤维织物、活性炭纤维织物或球形炭材料。
18.优选地，所述外层材料为具有防水功能、防油功能、抗菌功能、伪装功能、阻燃功能的面料；所述内层材料为具有防水功能、防油功能、抗菌功能、吸湿速干功能、阻燃功能的面料。
19.优选地，所述复合为点复合，粘合剂为溶剂挥发型、乳液型、反应或热熔型粘合剂；当该粘合剂为热熔型时，所述粘合剂为热固性pur热熔胶；当该粘合剂为溶剂挥发型时，所述粘合剂为聚氨酯；所述膜材料为经过预处理后的膜材料，所述外层材料为经过预处理的外层材料。
20.一种复合材料的应用，所述复合材料用于制备服装、帐篷、伞绸、鞋帽以及外包装，所述服装为保暖衣、防护服、防毒生化服、防风服、冲锋衣；所述帐篷为军用帐篷、医疗帐篷。
21.本发明上述技术方案，具有如下有益效果：
22.本发明的复合材料制备方法简单，同时克服透气膜复合时易漏胶、强力差的问题，制备得到的材料其具有透气、透湿、耐用等多功能，防护效果更佳，尤其能够实现对有害气溶胶的高效防护。该材料可通过一些功能性整理，赋予复合材料防水、防油、抗菌、伪装、阻燃等功能；还可通过与其他材料复合使用，使材料整体具有防毒、保暖、隔热、防风等功能。
具体实施方式
23.下面对本发明的具体实施例进行详细描述，以便于进一步理解本发明。
24.以下实施例中所有使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。以下实施例中
所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。
25.复合材料的性能主要以下几个因素决定：(1)材料：尤其是膜材料能够决定复合材料的最终性质，如透气性等。(2)上胶量：上胶量高，耐洗牢度等优异，但透气性和透湿性差。(3)胶点密度：胶点密度高，耐洗牢度等优异，但透气性和透湿性差。(4)上机温度：上机温度高，胶黏剂粘度越小，渗透量越高(渗透量高，透气性差，但在一定程度上有利于牢度)。(5)上机压力：上机压力大，胶黏剂粘度越小，渗透量越高(渗透量高，透气性差，但在一定程度上有利于牢度)。(6)固化环境：影响牢度。
26.以下通过多个实施例和比较例得到的复合材料性能参数作为示例，对本发明的复合方法进行说明。
27.实施例1
28.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
29.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融，上机温度50℃；
30.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料(pu膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.05cm，复合速度为5m/min，上机压力为1kg，上胶量为3g，胶点密度为50个/cm2；
31.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为18℃，固化湿度为50％。
32.实施例2
33.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
34.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融,上机温度200℃；
35.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料(pi膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为1cm，复合速度为30m/min，上机压力为6kg，上胶量为20g，胶点密度为160个/cm2；
36.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为30℃，固化湿度为95％；
37.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(针织面料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
38.实施例3
39.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
40.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融，上机温度70℃；
41.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(无纺布面料)或膜材料(pi膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.06cm，复合速度为10min，上机压力为1.5kg，上胶量为5g，胶点密度为60个/cm2；
42.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为20℃，固化湿度为60％。
43.参照表1可以看出，实施例3与实施例2相比，同样采用pi膜，调整了各种因素的数
1000转/分；电晕处理电压为8-12v，处理时间为5-10s；等离子处理时控制处理后材料的达因值范围为30-60dyn/cm；
67.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融；上机温度110℃；
68.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料或膜材料(pi膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
69.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
70.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
71.实施例8
72.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
73.(0)对膜材料(pi膜)进行预热处理；所述预热处理的热烘温度为130-160℃，车速为18-20m/min；
74.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融；上机温度110℃；
75.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
76.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
77.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
78.从表1中可知，经过对膜材料(pi膜)进行预热处理可以在不影响透气透湿性的同时，明显提高耐用性。
79.实施例9
80.(0)对膜材料(pi膜)和外层材料(机织面料)进行预处理：
81.膜材料预热处理：预热处理的热烘温度为130-160℃，车速为18-20m/min；
82.外层材料进行预热处理：包括对外层材料进行预热处理和/或物理预处理；
83.预热处理的热烘温度为130-160℃，车速为18-20m/min；物理预处理指对外层材料进行磨毛、电晕或等离子体处理，其中，磨毛时的砂布目数为100-150目，磨轮转速为800-1000转/分；电晕处理电压为8-12v，处理时间为5-10s；等离子处理时控制处理后材料的达因值范围为30-60dyn/cm；
84.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融；上机温度110℃；
85.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料或膜材料上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
86.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
87.实施例10
88.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
89.(0)对外层材料(机织面料)进行预热处理：包括对外层材料进行预热处理和/或物理预处理；
90.预热处理的热烘温度为130-160℃，车速为18-20m/min；物理预处理指对外层材料进行磨毛、电晕或等离子体处理，其中，磨毛时的砂布目数为100-150目，磨轮转速为800-1000转/分；电晕处理电压为8-12v，处理时间为5-10s；等离子处理时控制处理后材料的达因值范围为30-60dyn/cm；
91.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融；上机温度110℃；
92.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料或膜材料(pu膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
93.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％。
94.实施例11
95.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
96.(0)对膜材料(pi膜)进行预热处理；所述预热处理的热烘温度为130-160℃，车速为18-20m/min；
97.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融；上机温度110℃；
98.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
99.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
100.实施例12
101.(0)对膜材料(pi膜)和外层材料(机织面料)进行预处理：
102.膜材料预热处理：预热处理的热烘温度为130-160℃，车速为18-20m/min；
103.外层材料进行预热处理：包括对外层材料进行预热处理和/或物理预处理；
104.预热处理的热烘温度为130-160℃，车速为18-20m/min；物理预处理指对外层材料进行磨毛、电晕或等离子体处理，其中，磨毛时的砂布目数为100-150目，磨轮转速为800-1000转/分；电晕处理电压为8-12v，处理时间为5-10s；等离子处理时控制处理后材料的达因值范围为30-60dyn/cm；
105.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融；上机温度110℃；
106.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料或膜材料上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够
使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
107.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
108.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)和其他材料(防毒材料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
109.比较例1
110.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
111.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融,上机温度110℃；
112.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料(pi膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.04cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
113.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
114.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)和其他材料(保暖材料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
115.比较例2
116.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
117.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融,上机温度210℃；
118.(2)将熔融的热熔胶按照上述点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料(pi膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
119.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
120.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)和其他材料(保暖材料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
121.比较例3
122.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
123.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融,上机温度110℃；
124.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料(pi膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为2g，胶点密度为75个/cm2；
125.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
126.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)和其他材料(保暖材料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
127.从以上3个比较例的效果可以看出对熔融温度、上胶辊与辊间距、复合速度、上机压力、上胶量和胶点密度的选择会导致性能的大幅变化。
128.比较例4
129.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
130.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融,上机温度110℃；
131.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料(ptfe膜，戈尔膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
132.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
133.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)和其他材料(保暖材料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
134.比较例5
135.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
136.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融,上机温度110℃；
137.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料(pe膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
138.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
139.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)和其他材料(保暖材料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
140.比较例6
141.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
142.(1)利用复合机自身的加热功能，将pur热熔胶熔融,上机温度110℃；
143.(2)将熔融的热熔胶按照点涂的方式涂覆在外层材料(机织面料)或膜材料(透气ptfe膜)上，使未上胶的材料与上胶的材料相互覆盖后，经过复合机上的压辊进行层压，压辊施加给材料的压力能够使材料充分复合；上胶辊与橡胶辊的间距为0.1cm，复合速度为25min，上机压力为4kg，上胶量为15g，胶点密度为75个/cm2；
144.(3)在一定的环境条件下，对层压过后的材料喷洒湿气并收卷，使材料进行充分的湿固化；固化温度为25℃，固化湿度为65％；
145.(4)多层复合，在步骤(3)复合的基础上继续复合内层材料(机织面料)和其他材料(保暖材料)，复合方式与步骤(1)-步骤(3)相同。
146.效果评价：
147.(1)评价不同工艺对复合材料性能影响，评价结果如表1所示
148.表1效果评价
149.编号透气，mm/s透湿，g/(m2·
24h)洗后过滤效率，％耐水洗，次
实施例17592009310实施例24083109632实施例37189209321实施例44685109532实施例57391509833实施例65282009330实施例77391509738实施例87291309739实施例97191209740实施例107390109639实施例117490409739实施例127090209841比较例13174109339比较例22972809240比较例3719310903比较例4081109831比较例5079809731比较例6688590605
150.因为使用的膜材料(静电纺pi膜或静电纺pu膜)是一种多层材料，因此为了保证其复合牢度和耐使用性(包括耐水洗、耐摩擦、耐屈挠等)，需严格控制粘合剂在膜材料上的渗透量。一般保证粘合剂需渗透膜材料总厚度的约2/3。
151.粘合剂渗透膜材料总厚度的约2/3可同时兼顾耐使用性(包括耐水洗、耐摩擦、耐屈挠等)和舒适性(包括透气性、透湿性)。
152.本技术的复合材料，采用静电纺膜，其相比于市场上常见的膜材料(ptfe戈尔膜等)，能够同时兼顾气溶胶防护性能及舒适性(透气性和透湿性)。再结合本技术的上胶量、胶点密度、上机温度压力以及固话环境，最终形成的复合材料在透湿性、透气量和过滤效率上都明显优于现有材料，而且其制作方法简单易操作。
153.该复合材料可用于制备服装、帐篷、伞绸、鞋帽以及外包装，所述服装为保暖衣、防护服、防毒生化服、防风服、冲锋衣等等；所述帐篷为军用帐篷、医疗帐篷等等。
154.本技术的复合材料通过静电纺纳米纤维膜的使用，有效解决了舒适性(透气、透湿、柔软)与防护性(气溶胶过滤效率)相矛盾的问题；并通过合理的复合工艺，通过膜材料与其他材料的复合，解决了耐用性(可复用)与舒适性(透气、透湿、柔软)的矛盾。
155.虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。