水性聚氨酯應(yīng)用于防水透濕涂層劑介紹

服裝面料除要求美觀、時尚，又要有舒適性、防護(hù)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。用于織物涂層膠的水性聚氨酯主要以聚醚作多元醇原料，現(xiàn)已開發(fā)出有機硅改性、丙烯酸改性和光固化PU等水基新品種。防水透濕涂層劑按模量大小和透濕量大小分類見下表。

按模量大小和透濕量大小分類

1.防水透濕機理

利用水性聚氨酯分子鏈中含有一定量親水性基團（一 OH，－ COOH，－ NH2）的特點，以這些基團作為水分子的階石，水分子因氫鍵和其他分子間力在高濕度一側(cè)吸附水分子，通過大分子鍵的熱運動，由親水基團傳遞到低濕度一側(cè)解吸，形成“吸附一擴散一解吸”過程，達(dá)到透氣目的。其防水性由來自于薄膜自身的連續(xù)性和較大的膜面張力，是一層致密的實心層。此外，纖維種類與尺寸、織物的品種與織造結(jié)構(gòu)、密度等都影響防水透濕性能?？椢锟障堵试酱?，越利于水汽的傳導(dǎo)，透濕越高，但水壓會降低．纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)也會影響對水汽的吸附，纖維若吸水膨脹，會減少空隙尺寸，阻止水汽的導(dǎo)出，降低透濕量．纖維表面的潤濕性與表面尺寸影響水汽的遷移，微孔纖維織物表面積很大，可以允許大量水汽遷移，提高透濕量。纖維對水的毛細(xì)效應(yīng)越大，透濕提高越明顯。

2. 整理工藝

織物防水透濕涂層一般采用刮涂法處理。工藝基本流程：織物防水處理→調(diào)漿→基布→涂層→烘干（溫度150-160℃）

織物涂布前往往要對織物進(jìn)行前防水處理，提高涂層劑成膜的連續(xù)性．防止涂層劑很快滲透到織物背面，破壞了涂膜的連續(xù)性，耐水壓下降；其次，涂層劑還會對纖維滲透，使手感僵硬。刮涂需要一定粘度，因此需要對涂層膠乳增稠，可用的增稠劑有丙烯酸酯型和締合型聚氨酯增稠劑。為了提高水性聚氨酯的耐水性和強度，可以在膠乳中加入交聯(lián)劑，另外，還可以根據(jù)需要要求加入一定量柔軟劑、消光劑等助劑配制涂層漿料。調(diào)好的漿料涂層模板上用干法直接涂層法將均勻地涂在織物上，并在一定溫度和時間下進(jìn)行交聯(lián)焙烘織物。目前也開發(fā)了浸軋法工藝。

3. 研究進(jìn)展

國內(nèi)外水性聚氨酯防水透濕涂層劑的研究和產(chǎn)品都比較多，將聚丙烯腈水解物（HPAN）同端氨基PU預(yù)聚體在室溫下經(jīng)反應(yīng)性共混，生成在水中穩(wěn)定存在的高分子羧酸銨鹽。將該羧酸銨鹽涂布、烘干、焙烘后，羧酸銨鹽受熱后脫水生成酰胺，制得具有一定防水透溫性能的PU涂層。這種涂層主要通過防水透濕機理實現(xiàn)透濕。用上述工藝制備的涂層布，耐水壓值約6370Pa，透濕量約2558g ／ m2·d。以 PEG，PTMG 為聚醚二醇組分，與TDI預(yù)聚合成具有防水透濕性的聚氨酯微乳液涂層劑, 再加適量自制的聚氨酯預(yù)聚體作交聯(lián)劑，加少許增稠劑，調(diào)至適當(dāng)粘度，涂刮基布（190T尼絲紡），該涂層織物手感柔軟，耐寒性能優(yōu)越。以聚醚多元醇（PPG）、TDI、DMPA、交聯(lián)劑及成鹽劑為主要原料制備了陰離子型水性聚氨酯乳液，將其用作織物涂層劑，結(jié)果表明，在一C00H基質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8％～1.1％、n（一Nc0）：n（一0H）為2，5:1～3，5:1、高剪切乳化、n（交聯(lián)劑）:n（聚醚多元醇）為1:15、增稠劑Y 一 6OO用量2.5％條件下，制備的陰離子型水性聚氨酯涂層劑的耐靜水壓可達(dá)1，96× 104Pa。分別加入丙烯酸甲酯或丙烯酸羥乙酯或兩者的混合體合成改性水性聚氨酯，并對棉織物涂層，在不同溫度、時間及涂層量下，測試涂層棉織物抗水性、強力伸長率及透濕性表明，引入丙烯酸甲酯可提高涂層膜抗水性、增加涂層膜抗張強力。引入丙烯酸羥乙酯有利涂層膜透氣性，提高涂層膜斷裂伸長率。

由安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、安徽省綠色高分子材料重點實驗室共同承擔(dān)的輻射聚合法研制水系聚氨酯一含硅丙烯酸樹脂織物涂層膠項目，已通過了安徽省教育廳組織的專家鑒定。采用鈷60—γ輻射法乳液聚合工藝，制備了水系聚氨酯一含硅丙烯酸樹脂織物涂層膠。該膠兼有聚氨酯、丙烯酸酯和有機硅三者的優(yōu)良特性，用于織物的涂層整理，使織物具有良好的防雨防風(fēng)，通氣透濕，穿著舒適的功能，彌補了使用單一樹脂帶來的耐久性、手感和成本方面的不足。此外，采用水性聚氨酯為基料，添加阻燃劑及相關(guān)助劑，用特殊工藝合成了水性 PU 阻燃涂層膠。經(jīng)Zeta電位與TEM測試結(jié)果表明，水性PU乳膠對阻燃成分產(chǎn)生了吸附與部分包覆作用，水性PU阻燃涂層膠具有較好的穩(wěn)定性，通過正交實驗探討了該阻燃膠的優(yōu)化整理工藝，并按優(yōu)化工藝對產(chǎn)品進(jìn)行中試，結(jié)果表明，整理后織物的阻燃性能及各項指標(biāo)均能達(dá)到較高標(biāo)準(zhǔn).