一种纤维间相互粘结的纺织材料及其制备方法

本发明涉及一种纤维间相互粘结的纺织材料及其制备方法，属于材料加工。背景技术：1、静电纺丝技术是一种利用静电场力生产纳米纤维材料的技术，近年来在国内外得到了广泛而深入的研究。静电纺丝技术制备的纳米纤维非织造材料(电纺膜)具有很多优良性能，如聚合物原料可选性强，针对不同原料种类可进行溶液和/或熔体静电纺；所得电纺膜孔隙率高、比表面积大、孔径小且分布均匀，纤维细度和电纺膜厚度高度可控，并具有过滤效率高、隔阻性能强等优点。因此，在工业过滤、锂电隔膜、多功能膜、生物医疗等领域得到了广泛而深入的应用研究。然而，在商业化应用中，电纺膜需要具有一定的机械强度，进而能够耐受加工过程中的加工应力、满足最终产品的强度要求。然而，未经处理的普通电纺膜层间易分离，表面摩擦后易起毛，无法满足产品要求。导致静电纺纳米纤维膜层间强度较低的原因主要是：电纺膜中的纳米纤维呈堆砌态排列，纤维间只有物理堆叠，没有穿插、抱合或纠缠，抱合力、粘附力较小，受外力作用时容易发生纤维间滑移，导致分层和起毛。2、静电纺纳米纤维膜在强度上的劣势严重限制了其应用领域的拓展和工业化的应用。因此，科研人员开展了多种提升电纺膜强度的研究，常见的方法有热退火、化学交联、光热焊接、电磁波交联、蒸汽处理或这些方法的组合。3、热退火方法主要通过加热电纺膜，使其温度略高于纤维聚合物的熔点，从而使纤维交叉点发生熔融，并在退火过程中发生粘结。然而，热退火焊接工艺涉及由外向内的热传递过程，导致热量很难均匀地分布在整个电纺膜上，而且容易产生轴向收缩，破坏电纺膜的三维结构。4、化学交联借助化学交联剂与纤维材料发生化学反应，形成一定的纤维粘结结构。然而，化学交联剂对环境和人体健康有害，而且仅有少数聚合物拥有合适的交联剂，限制了该方法的普适应用。5、光热焊接须在纳米纤维中掺入了icg等近红外染料，在近红外激光照射过程中，借助光热效应加热熔融纤维交叉点处的聚合物，从而实现交叉点处的纤维熔融焊接。电磁波交联通过电磁波使聚合物分子链振动产生热量，引起介电损耗，从而实现交叉点处的纤维熔融焊接。然而，光热焊接和电磁波交联均须在制备纤维时引入功能成分，成本高，难以适用于广泛应用的纤维材料。6、蒸汽处理是在一定真空条件下，形成聚合物良溶剂蒸汽，通过蒸汽熏蒸使纤维发生溶胀，并随着溶剂挥发固化实现交叉点处的纤维粘结。然而，受重力影响，溶剂蒸汽浓度难以实现均匀分布，无法保障纤维材料焊接的均匀性，而且溶剂扩散至纺织材料内部存在天然阻力，导致表面和内部焊接不匀，并且该方法无法实现纤维焊接材料的连续制备。技术实现思路1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种纤维间相互粘结的纺织材料及其制备方法。2、为了解决上述问题，本发明提供了一种纤维间相互粘结的纺织材料，所述纺织材料具有纤维间相互连接的稳定三维网状结构，纤维的交叉点相互粘结，除交叉点外的其它位置保持纤维形态。3、优选地，所述纤维的直径为10nm-300μm；纤维间的孔径为20nm-5mm，孔隙率为1％-99.9％。4、优选地，所述纤维的交叉点的粘结比例为0.1％-100％。5、优选地，原料包括纱线、非织造材料、机织物、针织物、编织物中的至少一种。6、优选地，原料包括天然纤维、再生纤维、合成纤维、无机纤维中的至少一种。7、更优选地，所述天然纤维为棉、毛、丝、麻、甲壳素、壳聚糖、海藻酸盐、明胶、胶原蛋白中的至少一种；所述再生纤维为粘胶、醋酸纤维、羟丙基甲基纤维素中的至少一种；所述合成纤维为聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酰胺、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚羟基乙酸、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯中的至少一种。8、所述纺织材料具有更高的力学性能和结构稳定性，可大幅降低起毛起球的发生概率，同时最大限度的保持纺织材料的多孔结构和柔性特征。9、本发明还提供了上述纤维间相互粘结的纺织材料制备方法：采用良溶剂与非溶剂的混合溶液浸渍处理纺织材料，借助聚合物先溶胀再溶解的原理，在纤维表面形成溶胀表层并相互融合，然后利用非溶剂浸渍清洗纺织材料并烘干，残留溶液挥发后，溶胀聚合物在纤维交叉点处固化粘结，最终形成纤维间相互连接、具有稳定三维网状结构的纺织材料。10、优选地，所述良溶剂的体积浓度为0.1％-99.9％；所述的良溶剂或非溶剂包括水、六氟异丙醇、甲酸、乙酸、三氟乙酰、三氟乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、甲酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、二氧六环、四氢呋喃、甲乙酮、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、异丙醚、二氯甲烷、氯仿、溴乙烷、苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、己烷、煤油中的至少一种。11、优选地，所述的浸渍处理时间为0.1s-120h；所述烘干时间为1s-120h，烘干温度低于纺织材料中任一种纤维的熔点。12、本发明提供了一种溶液浸渍焊接工艺来改善纳米纤维膜的层间结合机械性能。聚合物良溶剂通过非溶剂稀释，以避免纳米纤维直接溶解。纳米纤维在一定时间内可在纤维间交界处焊接或完全焊接，并在非溶剂处理后保持稳定。焊接程度可通过改变良溶剂的体积分数和焊接时间来控制。事实证明，在某些条件下，焊接可以提高纤维层的结合强度，同时明显缩小纤维的尺寸分布，对纤维的结晶度也只有轻微的提升，而在另一些条件下，焊接的效果却大相径庭。通过采用各种溶剂/非溶剂混合物处理由各种可溶性聚合物制成的纳米纤维膜，证明了这种溶液浸渍焊接方法的通用性。与用作人造血管的未经处理的膜相比，焊接后的纳米纤维膜在分层、压缩回弹性和形态稳定性方面表现得更为稳定。这种技术易于推广，并能用相应的稀释溶剂方便地处理由各种可溶性聚合物制成的纳米纤维膜。技术特征：1.一种纤维间相互粘结的纺织材料，其特征在于，所述纺织材料具有纤维间相互连接的稳定三维网状结构，纤维的交叉点相互粘结，除交叉点外的其它位置保持纤维形态。2.如权利要求1所述的纺织材料，其特征在于，所述纤维的直径为10nm-300μm；纤维间的孔径为20nm-5mm，孔隙率为1％-99.9％。3.如权利要求1所述的纺织材料，其特征在于，所述纤维的交叉点的粘结比例为0.1％-100％。4.如权利要求1所述的纺织材料，其特征在于，原料包括纱线、非织造材料、机织物、针织物、编织物中的至少一种。5.如权利要求1或4所述的纺织材料，其特征在于，原料包括天然纤维、再生纤维、合成纤维、无机纤维中的至少一种。6.如权利要求5所述的纺织材料，其特征在于，所述天然纤维为棉、毛、丝、麻、甲壳素、壳聚糖、海藻酸盐、明胶、胶原蛋白中的至少一种；所述再生纤维为粘胶、醋酸纤维、羟丙基甲基纤维素中的至少一种；所述合成纤维为聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酰胺、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚羟基乙酸、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯中的至少一种。7.权利要求1-6任一项所述的纤维间相互粘结的纺织材料制备方法，其特征在于，采用良溶剂与非溶剂的混合溶液浸渍处理纺织材料，借助聚合物先溶胀再溶解的原理，在纤维表面形成溶胀表层并相互融合，然后利用非溶剂浸渍清洗纺织材料并烘干，残留溶液挥发后，溶胀聚合物在纤维交叉点处固化粘结，最终形成纤维间相互连接、具有稳定三维网状结构的纺织材料。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述良溶剂的体积浓度为0.1％-99.9％；所述的良溶剂或非溶剂包括水、六氟异丙醇、甲酸、乙酸、三氟乙酰、三氟乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、甲酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、二氧六环、四氢呋喃、甲乙酮、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、异丙醚、二氯甲烷、氯仿、溴乙烷、苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、己烷、煤油中的至少一种。9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的浸渍处理时间为0.1s-120h；所述的烘干时间为1s-120h，烘干温度低于纺织材料中任一种纤维的熔点。技术总结本发明公开了一种纤维间相互粘结的纺织材料及其制备方法。所述纺织材料具有纤维间相互连接的稳定三维网状结构，纤维的交叉点相互粘结，除交叉点外的其它位置保持纤维形态。制备方法为：采用良溶剂与非溶剂的混合溶液浸渍处理纺织材料，借助聚合物先溶胀再溶解的原理，在纤维表面形成溶胀表层并相互融合，然后利用非溶剂浸渍清洗纺织材料并烘干，残留溶液挥发后，溶胀聚合物在纤维交叉点处固化粘结，最终形成纤维间相互连接、具有稳定三维网状结构的纺织材料。本发明解决了纺织材料结构稳定性差、容易起毛起球等难题，在纺织服装、过滤与分离、细胞封装、组织工程等领域具有广阔的应用前景。技术研发人员：刘万军,顾瑶佳受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18