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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