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防水透气涂层面料的技术发展

防水透气涂层面料的技术发展
防水透气涂层面料是指既能防雨防风,使水在一定压力下不浸透织物,又能透气的面料,可应用在服装及制鞋上。该技术可使人体散发的汗液等以水蒸气的形式通过织物传导到外界,而不在人体表面与织物之间冷凝积聚,使穿着者保持干爽、温暖。
防水透气涂层原理
一是织物面料要高密度或超细高密度。原理是:利用水滴的最小直径与水汽或空气的直径之间的差异来实现,即采用织物的经纬交织间的孔隙或织物复合物的孔径(介于最小直径与水汽或空气的直径之间),达到防水透气的目的。二是具有微孔的薄膜与织物复合。原理是:采用微孔薄膜(微孔直径大约在1nm,介于水滴与湿气之间),将薄膜与织物复合,赋予织物防水透气功能,微孔高聚物薄膜可以与织物通过层压或涂层工艺与织物复合,从而赋予复合体防水透气功能。三是利用薄膜与织物进行层压,涂层赋予织物防水透气功能。高聚物膜的亲水成分提供了足够的化学基团作为水蒸气分子的阶石,水分子由于氢键和其它分子间力,在高湿度一侧吸附水分子,通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一侧解吸,形成“吸附-扩散-解吸”过程,达到透气的目的。四是利用形状记忆高聚物的特性,形状记忆高聚物在玻璃化转变温度区域,由于分子链微布朗运动而使透气性有质的突变,而且其透气性能随外界温度的变化而变化,即智能化功能,尤如人体皮肤一样,能随着外界温湿度的改变而调节,采用这种形状记忆聚氨酯防水透气织物,可减少微孔在使用过程中产生的阻塞,更重要的是织物的透湿气性能能随着人体温度的变化而变化,达到“智能”效果。
微孔性透气原理
微孔性透气原理共分:a.形状记忆PU透气与温度的关系;b.亲水性透气原理(低温下分子间孔隙);c.形状记忆功能透气原理。用于防水透气织物的高聚物起初有聚氯乙烯、聚乙烯、聚氯丁橡胶和其它各种合成橡胶等,由于其透湿气性能差,因此穿着此类服装活动时,大量汗液无法以水蒸气形式排出,在服装内部形成冷凝水,导致人体有粘湿、发闷等不舒适感。后来发展的聚四氟乙烯层压薄膜、热塑性聚氨酯(TPU)的涂层和层压织物具有良好的透湿气性能,尤其是热塑性聚氨酯材料具有良好的耐磨性、抗化学及水解性、防虫蛀、防霉、耐低温、易着色、工艺操作选择范围大等优点。不同类型的防水透气聚氨酯用于织物的涂层整理,不仅在原料类型上还是在生产工艺上都有不同形式,防水透气产品也丰富多彩。
聚氨酯涂层剂
聚氨酯涂层剂分溶剂型和水分散型两大类,其中溶剂型又有单组分与双组分之分,不同类型的涂层剂有不同的工艺要求。微孔性涂层主要是使聚氨酯在成膜过程中形成微孔,这些孔隙直径小于2mm,能阻止水滴(平均直径100mm),却允许水蒸气分子(平均直径0.0004mm)通过,从而获得防水透气性。产生微孔的方式有:泡沫法、相分离法和相转化法三种方式。干法泡沫涂层法是采用PU、PVC的发泡材料直接涂层的方法,如聚氨酯中加入阴离子或非离子表面活性剂,在涂层过程中加入发泡剂形成泡沫,涂敷到织物上,当空气从膜中逸出后,膜上产生微孔,从而具有透气性能。聚氨酯的发泡有机械发泡和化学发泡等多种方式。涂层纺织材料的耐热性主要通过滞留在多孔结构中的大量空气来实现。要提高聚氯乙烯(PVC)和聚氨基甲酸酯(PU)涂层的耐热性,只要在涂层处方中加入某些发泡剂。PVC涂层所用的发泡剂比PU涂层更加有效,这是由于发泡剂在PVC涂层中可形成更有效的封闭空气层,使邻接表面的热损失减少10%~15%。湿法相分离法主要是使聚氨酯溶于易挥发溶剂中,在溶剂挥发过程中,聚氨酯凝聚形成微孔。湿法相分离法主要有两种方式,常用的是湿法浸渍凝聚法:当溶于DMF的聚氨酯涂液涂敷到织物上,放置于水中,由于聚氨酯不溶于水,而DMF与水可以互溶,从而使得水与聚氨酯内的DMF发生置换,当水干燥后聚氨酯膜上会形成微孔。相转化法:聚氨酯溶液含有非溶剂成分(甲苯/丁酮),选择适当的蒸发梯度,聚氨酯将凝聚成微孔39cgqBLC


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