水性聚氨酯薄膜透濕機理及研究現(xiàn)狀

服裝面料除要求美觀、時尚,又要有舒適性、防護性等功能。近幾年在我國發(fā)展迅速的防水透濕織物就是集防水、防風(fēng)、透濕、舒適、保暖于一體的功能織物。防水透濕涂層劑按模量大小和透濕量大小分類見下表。

一、聚氨酯薄膜透濕機理及研究現(xiàn)狀

｛1｝微孔型

微孔型薄膜膜孔本身具有微細多孔結(jié)構(gòu),其孔徑非常微細,只能透過粒徑約為0.4nm水蒸氣分子,而對任何雨滴或水滴,因其粒徑過大（見圖1-4）而無法通過。這樣人體內(nèi)散發(fā)出的水蒸氣就能有效地通過孔徑向外擴散,而水滴則無法向內(nèi)滲透,從而達到防水透濕的效果；其透濕過程示于圖1-1。

｛2｝親水型

親水性無孔膜表面及本體均為均勻致密的結(jié)構(gòu)。防水性由材料的連續(xù)性和較大的表面張力決定。透氣性是由于聚氨酯材料中含有一定量的親水性基團,這些基團首先以氫鍵形式“捕獲”人體散發(fā)的水蒸氣分子,由于聚氨酯大分子鏈的熱運動,在分子鏈之間形成瞬間的空隙,加上薄膜內(nèi)外兩側(cè)水蒸氣壓差的推動,水蒸氣分子沿著密集的分子鏈間空隙從蒸汽壓高的一面“傳遞”到另一面即從接觸皮膚的一面,傳到周圍環(huán)境（如圖1-2），達到透濕的目的。此種透濕是靠親水鏈段或親水基團的作用,故又稱為“親水性透濕”。由于膜中無微孔,防水性能很好,外界的物質(zhì)甚至連病毒也無法通過,但透氣性稍遜。此外使用親水性無孔膜時,涂層織物表面要經(jīng)過后拒水處理,否則被雨淋濕后,會在表面形成一層水膜,影響透氣性?？?/span>通過調(diào)節(jié)其親水軟段的比例及相對分子質(zhì)量,它的水蒸氣透過率與微孔材料可達到同一水平,從而控制與皮膚接觸的微環(huán)境的濕熱平衡。另外,其致密的結(jié)構(gòu)可起到阻隔灰塵、細菌的作用。

｛3｝親水膜與微孔膜復(fù)合

結(jié)合親水膜與微孔性薄膜各自的特點,在微孔膜上加一層親水性無孔膜,對微孔薄膜進行親水整理以改善微孔膜的防水性,保證不影響原有的透濕氣性。將種聚氨酯材料復(fù)合,內(nèi)層聚氨酯含微孔和超微孔，利用其類似于“芯吸”作用,抽吸皮膚上的水分,擴散到外層,再排放到空氣中,提高排汗作用。

｛4｝智能型聚氨酯

智能型防水透濕聚氨酯在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）區(qū)域，由于分子鏈微布朗運動而使其透氣性有質(zhì)的突變,而且其透氣性隨外界溫度的變化而變化,即智能化功能,猶如人體皮膚一樣,能隨著外界溫度、濕度的改變而調(diào)節(jié)。利用這一功能,將Tg設(shè)定在室溫,則涂層織物能起到低溫（＜Tg）時低透濕的保暖作用和高溫時（＞Tg）時高透濕的散熱作用。而薄膜的孔徑遠小于水滴平均直徑而起到防水效果,使織物在各種溫度條件下具有良好的穿著舒適性。

｛5｝調(diào)溫型聚氨酯

經(jīng)聚乙二醇浸漬過的面料具有儲熱功能,即受熱時吸收熱量,遇冷時放出熱量。這一發(fā)現(xiàn)很快被用到PU涂層上，PEG作為聚氨酯合成中的多元醇組分,通過設(shè)計PEG的聚合度和含量,使得聚氨酯中的PEG相區(qū)的相變轉(zhuǎn)化溫度恰好在人們感覺最舒適的溫度范圍內(nèi)。這樣,環(huán)境高于聚氨酯熔點時,涂層相變吸熱,同時聚合物體積膨脹,親水基團空間自由體積增大,熱運動加劇,使得透濕量增大,排熱排汗加快,使人感到?jīng)鏊敪h(huán)境低于結(jié)晶溫度時,PEG鏈段結(jié)晶，PU涂層相變放出熱量,同時封閉孔隙,透濕性減小,從而獲得良好的擋風(fēng)和保暖性能。