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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