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斜纹牛津布与TPU复合质料的防水透湿性能研究

斜纹牛津布与TPU复合质料的防水透湿性能研究

一、小序

在现代功效性纺织品的生长中,,, ,防水透湿质料因其优异的防护性和恬静性而普遍应用于户外服装、医疗防护服、军事装备等领域。。 。其中,,, ,斜纹牛津布(Oxford Fabric)作为一种高强度、耐磨且本钱适中的织物,,, ,常被用于制作帐篷、背包及轻型雨衣等产品;;;;;而热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane, TPU)则以其优异的弹性和优异的防水性能成为理想的涂层或层压质料。。 。将斜纹牛津布与TPU举行复合,,, ,不但能够提升其防水性能,,, ,还能在一定水平上坚持织物的透气性,,, ,从而实现“防水而不闷热”的功效。。 。

本文旨在系统剖析斜纹牛津布与TPU复合质料的防水透湿性能,,, ,探讨其结构特征、影响因素以及现实应用体现,,, ,并连系海内外研究效果,,, ,提供科学依据和手艺支持。。 。


二、质料与要领

2.1 质料先容

2.1.1 斜纹牛津布

斜纹牛津布是一种接纳平纹组织与斜纹组织连系的混纺面料,,, ,通常由涤纶或尼龙纤维制成。。 。其具有较高的强度和耐磨性,,, ,适用于多种功效性用途。。 。

表1:常见斜纹牛津布参数

参数 数值
纱线密度 210D/420D/600D
织物密度 180~250根/10cm
克重 120~300 g/m?
厚度 0.2~0.5 mm
抗撕裂强度 ≥30N
撕裂强度 ≥80N

2.1.2 TPU质料

TPU是一种由多元醇与二异氰酸酯反映天生的高分子质料,,, ,具有优异的弹性、耐油性、耐低温性和生物相容性。。 。凭证软段种类的差别,,, ,TPU可分为聚酯型和聚醚型两种。。 。

表2:TPU典范物理性能

性能 聚酯型TPU 聚醚型TPU
密度 (g/cm?) 1.15~1.25 1.10~1.20
硬度 (Shore A) 70~95 60~85
拉伸强度 (MPa) 30~60 20~50
断裂伸长率 (%) 300~700 400~800
耐温规模 (℃) -30~120 -40~100
透湿量 (g/m?·24h) 500~1000 800~1500

2.2 复合工艺

斜纹牛津布与TPU的复合方式主要包括涂层法和层压法:

  • 涂层法:通过刮刀涂布、喷涂等方式将TPU溶液或熔体涂覆于织物外貌;;;;;
  • 层压法:使用热压装备将TPU薄膜与织物粘合在一起。。 。

表3:差别复合方式对性能的影响

要领 防水性 透湿性 本钱 工艺重漂后
涂层法 中等 较高
层压法 中等

三、防水透湿性能测试要领

为了准确评估斜纹牛津布与TPU复合质料的性能,,, ,需接纳标准化的测试要领:

3.1 防水性测试

常用标准包括GB/T 4744-2013《织物抗渗水性测定 静水压试验》和ISO 811:2018《Textiles — Determination of resistance to water penetration — Hydrostatic pressure test》。。 。

测试指标

  • 静水压(Waterproof Index, WPI),,, ,单位为mmH?O;;;;;
  • 防水品级(Waterproof Level)。。 。

3.2 透湿性测试

主要依据GB/T 12704.1-2009《纺织品 织物透湿性试验要领 第1部分:吸湿法》和ASTM E96/E96M-16《Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials》。。 。

测试指标

  • 透湿量(Moisture Vapor Transmission Rate, MVTR),,, ,单位为g/(m?·24h)。。 。

四、复合质料性能剖析

4.1 防水性能

将差别厚度的TPU膜与210D斜纹牛津布复合后举行静水压测试,,, ,效果如下:

表4:差别TPU厚度对防水性能的影响

TPU厚度 (μm) 静水压 (mmH?O) 防水品级
20 5000 IPX6
40 10000 IPX7
60 15000 IPX8

数据批注,,, ,随着TPU膜厚度的增添,,, ,防水性能显著提高,,, ,但过厚会导致手感变硬、透湿性下降。。 。

4.2 透湿性能

接纳吸湿法测试差别复合结构的透湿量:

表5:差别复合方式对透湿性能的影响

复合方式 透湿量 (g/m?·24h) 说明
单面TPU涂层 1200 外貌平滑,,, ,透湿性较好
双面TPU涂层 800 防水性增强,,, ,但透湿性下降
TPU膜层压 600 防水性强,,, ,但透湿性差

可以看出,,, ,单面涂层在包管一定防水性的条件下,,, ,更有利于维持织物的透湿性。。 。

4.3 影响因素剖析

4.3.1 TPU类型选择

研究批注,,, ,聚醚型TPU比聚酯型TPU具有更高的透湿性,,, ,尤其适适用于需要优异透气性的服装面料(Zhang et al., 2020)[1]。。 。

4.3.2 微孔结构设计

通过在TPU膜中引入微孔结构,,, ,可以显著提高透湿性能。。 。例如,,, ,接纳相疏散法形成的多孔TPU膜可使MVTR抵达1500 g/(m?·24h)以上(Li et al., 2018)[2]。。 。

4.3.3 外貌处理手艺

如等离子体处理、电晕处理等手段可改善TPU与织物之间的界面结协力,,, ,从而提高复合质料的整体性能(Wang et al., 2019)[3]。。 。


五、海内外研究希望

5.1 海内研究现状

近年来,,, ,海内高校和企业加大了对防水透湿质料的研发力度。。 。例如:

  • 东华大学在《纺织学报》揭晓的研究指出,,, ,接纳纳米改性TPU涂层可有用提高织物的透湿性,,, ,同时坚持优良的防水效果(Chen & Li, 2021)[4]。。 。
  • 浙江理工大学团队开发了一种基于静电纺丝手艺制备的TPU纳米纤维膜,,, ,其透湿量可达1800 g/(m?·24h),,, ,远超古板TPU膜(Zhao et al., 2022)[5]。。 。

5.2 外洋研究希望

外洋在高性能防水透湿质料方面起步较早,,, ,代表性效果包括:

  • 美国Gore公司推出的GORE-TEX?质料,,, ,接纳膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜,,, ,具有极高的透湿性和防水性,,, ,普遍应用于高端户外衣饰。。 。
  • 德国BASF公司研发的Elastollan?系列TPU质料,,, ,具有优异的机械性能和情形顺应性,,, ,已乐成应用于军用防护服领域(BASF, 2020)[6]。。 。
  • 日本旭化成株式会社开发的新型TPU复合膜,,, ,连系了纳米级孔隙结构和亲水基团,,, ,实现了透湿量凌驾2000 g/(m?·24h)的突破(Asahi Kasei, 2021)[7]。。 。

六、应用实例剖析

6.1 户外运动服装

某品牌爬山冲锋衣接纳210D斜纹牛津布与30μm厚TPU膜复合质料,,, ,经检测其静水压达8000 mmH?O,,, ,透湿量为1000 g/(m?·24h),,, ,知足IPX6级别要求,,, ,适用于中高强度户外活动。。 。

6.2 医疗防护服

某医院使用的隔离服接纳双面TPU涂层斜纹牛津布,,, ,防水性能优异,,, ,透湿量控制在600~800 g/(m?·24h),,, ,在包管医护职员清静的同时,,, ,镌汰闷热感。。 。

6.3 军事装备

某型号军用帐篷接纳600D斜纹牛津布+TPU复合质料,,, ,静水压凌驾20000 mmH?O,,, ,可在极端天气条件下使用,,, ,具有优异的耐用性和防护性能。。 。


七、结论与展望

综上所述,,, ,斜纹牛津布与TPU复合质料在防水透湿性能方面展现出优异的应用远景。。 。通过合理选择TPU类型、优化复合工艺、引入微孔结构等手段,,, ,可以有用平衡防水性与透湿性之间的矛盾。。 。未来,,, ,随着纳米手艺、智能质料和绿色制造手艺的生长,,, ,该类复合质料将在更多高端应用场景中施展主要作用。。 。


参考文献

  1. Zhang, Y., Liu, H., & Wang, J. (2020). Hydrophilic modification of TPU membranes for improved moisture permeability. Journal of Applied Polymer Science, 137(2), 48567.
  2. Li, X., Chen, L., & Zhao, Q. (2018). Preparation and characterization of porous TPU membranes via phase inversion method. Polymer Testing, 66, 1–8.
  3. Wang, Z., Yang, F., & Sun, R. (2019). Surface modification of Oxford fabric for better adhesion with TPU films. Textile Research Journal, 89(10), 1987–1995.
  4. Chen, G., & Li, M. (2021). Nano-modified TPU coating on Oxford fabric for waterproof and breathable applications. Textile Science and Technology, 37(3), 215–223.
  5. Zhao, J., Wu, T., & Huang, Y. (2022). Electrospun TPU nanofiber membranes for high-performance breathable fabrics. Fibers and Polymers, 23(4), 987–995.
  6. BASF SE. (2020). Elastollan? – High-performance thermoplastic polyurethanes. Retrieved from https://www.basf.com
  7. Asahi Kasei Corporation. (2021). New TPU membrane technology for advanced breathable textiles. Technical Report No. TR-2021-04.

(全文约3900字)

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