聚氨酯防水透气涂层织物的希望
聚氨酯防水透气涂层织物的希望
新型纺织品向人们提供种种优异的服用功效，，防水透气织物就是其中之一．防水透气织物也叫防水透湿织物，，外洋又称“可呼吸织物”．消耗者可以指望穿在身上的外衣，，既能防雨防凤，，又能排汗、透气、衣着恬静．这类织物从基础意义上差别于古板意义上的‘雨衣”．现实上，，有些品种巳经最先受到时装界的青睐[5]．其主要特征是能够较快地将人体形成的汗液、汗汽蒸发倾轧，，阻止在衣服内凝聚，，坚持服用者干爽、温暖的感受．外洋有人曾对获得了人在运动时的大致出汗量作了研究．服装透气性低于人体出汗量时，，人就有闷热感．因此，，透气性巨细是权衡织物服用恬静性的主要指标，，特殊是运动服．
防水透气织物首先被开发用在制服、防护服的生产，，现在巳普遍用于运动服、旅行包、帐篷等的制造．国际市场上对这类面料的需求逐年增添，，1996年产量巳达6700万平方米[1]，，海内这类产品也正在开发中．
1．1高密度织物
接纳超细纤维（细度小于1dtex）细密织造，，使纱线间隙小到不允许水滴通过，，有些纱线，，遇水膨胀，，间隙会变得更 。。 。。。。欢赜谥本督鑫蚍种奈⒚椎乃羝肿，，通道却是足够宽敞了，，从而抵达防水透气的目的．
1．2簿膜层压
此工艺是将具有防水透气功效的薄膜，，通常是微孔簿膜，，接纳特殊的粘合剂，，层压或粘接到种种织物上，，获得防水透气的效果［3］ 。。 。。。。聚四氟乙烯微孔薄膜复合织物即属此类，，笔者也研究开发乐成 。。 。。。。
1．3织物涂层
将被加工的织物，，用直接或转移涂层工艺涂布，，涂层关闭织物外貌孔隙，，获得防水性 。。 。。。。其透气性，，则是通过成形历程中在涂层内部形成的大宗微孔，，或亲水性“分子梯级通道”而获得[2]．
上述要领都巳获得应用 。。 。。。。但加工本钱都较高，，性能也有待一直改善 。。 。。。。80年月后期，，接纳聚氨酯质料（PU）制成的涂层或薄膜的研究异 ；；；；；钤，，新工艺、新品种一直面世，，引起各国的普遍关注 。。 。。。。接纳聚氨酯防水透气质料，，除可获得知足的防水透气性外，，其优异的弹性、耐寒性以及滑润的手感，，特殊是相对低的加工本钱，，深受消耗者和生产厂家的青睐，，生长远景辽阔，，科技含量及附加值高，，外洋已有十几个品牌 。。 。。。。海内研究虽尚属起步，，但极有生长前途 。。 。。。。
2具有防水透气功效的聚氨酯
按获得透气性机理的差别，，聚氨酯涂层织物或薄膜层压织物可分为以下几类 。。 。。。。
2．1微多孔聚氨酯
其防水透气机理是依赖成膜时形成大宗的微孔．这些孔隙小于2?m，，能阻止水滴（平均直径100?m），，却允许水蒸汽分子（平均直径为0.0004?m）通过[5]，，从而获得防水透气性 。。 。。。。成膜方式有以下三种 。。 。。。。
2．1．1湿凝聚法
早由美国杜邦（DuPont）公司研制乐成[6]，，接纳水凝聚以形成微多孔聚氨酯膜．较盛行的做法是，，将聚氧化丁烯二醇（PBA）/4,4-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）/1,4丁二醇，，或PBA／4,4-二环己烷基二异氰酸酯（H12MDI）／1,4-BD，，推拿尔比1:3:2，，制成聚氨酯树脂的有机溶液，，如二甲基甲酞胺（DMF）溶液 。。 。。。。成形工艺是：将此溶液在织物上涂层，，通过水浴浸水，，水与二甲基甲酞胺能很好相溶，，但水不是PU的溶剂，，通过双向扩散，，水一直从树脂溶液中萃取出溶剂二甲基甲酰胺进入水相，，同时水则进入PU涂层膜中使聚氨酯逐渐由消融状态转变为凝胶状态，，后爆发聚氨酯固体沉淀而成膜 。。 。。。。在形成皮膜的历程中，，由于凝固相脱液缩短，，在涂层膜中形成大宗相互意会的指状或蜂窝状多孔结构，，孔隙直径在0.5?m～2?m之间，，外貌孔径0.5?m左右[8] 。。 。。。。该工艺的加工本钱低于Gore－Tex的一半，，透湿性可抵达约4000g／m2·24h，，耐静水压约200cm 。。 。。。。这类产品已被着名的运动服生产厂家如Nike，，Puma，，Adidas，，Umbro等接纳［8］ 。。 。。。。具有代表性的品牌有日本东丽（Toray）公司的“Entrant”，，美国Burlington公司的“Ultrex”，，英国NylaPenn公司的“Tarka”等［9］ 。。 。。。。
同这类要领类似的尚有盐凝聚法，，即将PU乳液涂布，，加盐使其破乳沉积，，也可形成微多孔膜．接纳这一工艺的有英国Stahi（ICI）／NL公司的Permutex，，英国Porvail／GB生产的Porelle薄膜［10］ 。。 。。。。
2．1．2油包水W／O乳液法（又称干法）
将聚氨酯树脂的有机溶液（如甲苯／丁酮），，加入水中制备W／O乳液，，然后在织物上涂层，，在差别温度下蒸发，，水在涂层中的比例一直提高，，当抵达一个临界值时，，聚氨酯则以多孔形式析出，，并形成大宗微孔 。。 。。。。透气性约4000g／m2·24h 。。 。。。。但加工历程中有溶剂挥发，，防水性可达2.45×105Pa（2500mmH2O）［11］．此工艺简朴，，在通俗涂布机上即可举行，，但易情形污染是其主要弱点 。。 。。。。接纳这种方式的有比利时UCBSpecialChemicials公司的Ucecoat2000（s）[11]，，日本东螺公司以二甲基甲酰胺/对苯二甲酸二丁酯作为溶剂也获得乐成［2］ 。。 。。。。
2.1.3泡沫涂层法
这种加工方式接纳在聚氨酯树脂中加入阴离子或非离子外貌活性剂，，在聚氨酯形成历程中，，另加发泡剂（如酸和水）以终形戍泡沫状PU，，获得校粗糙的气固两相晶胞结构，，再经压破，，形成孔隙 。。 。。。。这种加工可获得较高的透气性，，但防水性不敷好，，Pfersee（Ciba）公司开发的Dicrylan系列，，即为这类产品［10］ 。。 。。。。
2．2聚氨酯无孔薄膜
这是一种防水性好，，又具有透气性的加工方式 。。 。。。。透气性机理显着差别于微孔薄膜 。。 。。。。其接纳聚氨酯质料中含有一定量的亲水性基团，，这些基团首先以氢键形式“捕获”人体散发的水蒸汽分子，，由于PU大分子链段的热遣动，，形成瞬时孔隙，，并加上内外水蒸汽压差的推动，，水蒸汽从蒸汽压高的一面“转达”到另一面，，即从接触皮肤的一面，，传到周围情形，，抵达防水透气、衣着恬静的目的 。。 。。。。这类涂层织物外貌需经后拒水整理，，否则被雨淋湿后，，会在外貌形成一层水膜，，影响透气性 。。 。。。。一般工艺是将聚四甲撑乙二醇醚（PTMG）与乙二醇聚醚（PEG）混淆物／MDI／l,4-BD按1：3：2摩尔比，，合成PU乳液，，经涂层后溶剂蒸发，，在织物上成膜，，透宇量可达4500g／m2·24h，，耐水压可达数十万帕［6］，，但透气性随涂层膜厚度差别而有差别．这类常见的商品中有英国Baxenden化学公司生产的WltcoflexStayCool、X-Liner等，，比利时UCBSpecialChemicals公司的UcecoatNUP产品，，德国Bayer公司的Impraperm，，日本东纺制造公司的BionⅡ，，日本三菱化成公司的ExceporU等［10］ 。。 。。。。
3聚氨酯涂层的新研究
3．1调温功效聚氨酯
近年来，，人们正在致力于开发一种新型聚氨酯质料，，除防水外，，还兼有透气和调温功效，，这更提高了织物的服用恬静性 。。 。。。。初，，美国农业部南方实验室VigO、Frost等人发明经聚乙二醇浸渍过的面料，，具有储热功效，，即受热时吸收热量，，遇冷时放出热量［12，，13］ 。。 。。。。
这项手艺很快被转移到PU涂层上 。。 。。。。聚乙二醇作为聚氨酯合成的多元醇组分，，通过选择和设计PEG的聚合度和含量，，使得聚氨酯中的聚乙二醇相区的相变转化温度，，恰幸亏人们感受恬静的温度规模．这样，，情形高于熔融温度时，，涂层相变吸热，，同时聚合物体积膨胀，，亲水基团空间自由体积增大，，热运动加剧，，使透宇量增大，，排热排汗加速，，使人有凉爽的感受 ；；；；；当情形低于结晶温度时，，PEG链段结晶，，PU涂层相变放出热量，，同时关闭孔隙，，由于亲水基团活性降低，，透气性减小，，从而获得优异的挡风和保暖性能．织物的这种“智能”型调温功效，，可大大提高其服用性能，，获“空调织物”的美誉 。。 。。。。美国Polytech公司已经椎出的Ureatech即为此类[14] 。。 。。。。．日前这类聚氨酯涂层质料的研究，，还处在初始阶段，，距工业化尚有一段旅程，，但可以预见，，经科研手艺职员的起劲，，这种产品将很快面世，，并普遍应用［18］ 。。 。。。。现在，，笔者正致力于这种调温功效的防水透气PU水疏散涂层剂的合成及其应用的研究 。。 。。。。
3．2提高织物透气性的研究
透宇量的巨细，，从某种意义上讲，，决议了织物的服用恬静性 。。 。。。。为提高织物透气性，，在古板工艺的基础上一直举行刷新，，近的研究效果集中在以下方面 。。 。。。。
3．2．1氨基酸改性聚氨酯[15]
选用适当的氨基酸与多元醇组分混淆，，再与异氰酸酯组分无规或嵌段加聚，，制成刷新型涂层或薄膜，，可以大大提高织物的透气性．据报道，，这类产品如三菱化成的Excepor-U，，大透湿量可达7000g／m2·24h 。。 。。。。
3．2．2两种类型的聚氨酯复合［15］
将亲水性聚氨酯制成多孔状，，或将多孔型结构举行亲水处理，，微孔结构与亲水性结构两种机理配相助用，，从而获得更知足的透气效果 。。 。。。。美国3M公司生产的Thintech品牌即为这种方式 。。 。。。。比利时UCB公司也接纳将Ucecoat2000（s）形成的微孔膜加涂UcecoatNPU2307整理剂的工艺 。。 。。。。日本Toray公司新近开发的EntrantGll则将两种聚氨酯质料复合，，内层聚氨酯含微孔和超微孔（＜0.5?m＝，，使用其类似于“芯吸”作用，，抽吸皮肤上的水分，，扩散到外层，，再排放到空气中，，提高排汗作用 。。 。。。。
3．2．3聚氨酯涂层添加剂［16］
接纳在聚氨酯涂层剂中添加其他物质的要领．不但可以提高PU薄膜的透气性，，并且还赋予织物杀虫、灭菌的功效，，以及优良的手感 。。 。。。。甲壳质是贝壳类水生物和动物的鳞甲质的提取物，，其化学结构如下：
甲壳质类似于纤维素大分子，，但2位上的酰胺基团，，使其不溶于大部分有机浴剂，，并具抗微生物性 。。 。。。。甲壳质具有较高的吸湿性和释湿性，，并有一定的抗微生物性．在涂层剂中掺入一定量的甲壳质后，，会对汗液、体液坚持清洁，，并具有一定医疗保健作用．如日本Asahikaseid的“Biochiton” 。。 。。。。除此之外，，加入羊毛屑、蚕丝屑、鳞质粉、纤维素粉等，，旨在提高织物透湿量的研究均有报道[14] 。。 。。。。这些粉末加入时温度高，，待冷却固化时，，体积缩小，，爆发相分高，，在涂层膜内部及粉屑周围形成微隙，，增添透湿性[1] 。。 。。。。
3．3无污染聚氨酯的研究开发
研制一种完全水疏散、在合成和应用历程中无溶剂污染的PU涂层剂一直是科技事情者的心愿 。。 。。。。日前的加工工艺，，无论是湿法，，照旧干法，，在加工历程中都接纳一定量易挥发性的有机溶剂，，保存情形污染问题 。。 。。。。若是把PU制成水溶性涂层剂，，在烘干历程中交联成膜，，不但可以大大地降低生产本钱，，并且可战胜情形污染问题，，以是这方面的研究也很活跃 。。 。。。。美国Polytech新推出的Ureatech，，据称就是在这方面着手，，而被誉为“面向新世纪的高科技产品”，，海内也有这方面的研究报道[17] 。。 。。。。
3．4金属和陶瓷涂层
在不影响原有防水透湿性的条件下，，在树脂中掺入金属粉末，，形成金属层，，反射人体的辐射热，，镌汰热量散失 。。 。。。。这种涂层适适用作冬季或高寒地带爬山运发动等运动服袋，，如日本东丽公司的Entrantthermo，，日本旭化成的Lyonthermo[15] 。。 。。。。当PU中掺入具有较高远红外发射率的陶瓷粉后，，这种涂层则具有吸收阳光的能量某人体热量，，向人体辐射远红外线，，使织物保暖性能提高，，并具增进人体微循环的功效［19］ 。。 。。。。如日本东丽公司的Megaclon，，日本旭化成的VeraV，，日本钟纺的Masonic 。。 。。。。有些陶瓷还具有吸收氨、硫化氢等异昧的功效，，混入涂层后，，成为除臭的防水透气织物，，如日本尤尼吉可公司Permilan和Deodrant 。。 。。。。
4竣事语
防水透气及特殊功效涂层织物属于一种高科技含量、高附加值的产品，，多种加工手艺组成防水透气等功效涂层织物家族，，而聚氨酯系列属于具有开发潜力，，多姿多彩的一个分支．西方各国和日本等蓬勃国家均投入大宗人力、财力竞相开发研究，，海内研究还较少．另外，，美国、日本也把这类产品作为面向新世纪的高科技产品．作为在纺织品市场具有竞争力的产品的开发和研究，，我国这个领域的科技事情者应当捉住机缘，，迎头遇上 。。 。。。。pt1Hov
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