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防雨防水技术

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TPU薄膜在防水透湿织物中的应用

  防水透湿面料被称为“可呼吸面料”,由该面料织制的织物应具有2种功能:一种是防水功能,即外界的水、雨滴等在一定压力下不能透过织物表面到达织物内部;另一种是排汗、透湿、透气功能,即人体的汗液可以以水蒸气形式通过面料扩散到外界,从而避免汗液等积聚在人体皮肤表面和衣服之间,以保持服装的舒适性。近些年来,越来越多的人使用防水透湿薄膜,产品主要有2种,一种是以Gore-Tex为代表的微孔聚四氟乙烯薄膜(PTFE),一种是以热塑性聚氨酯(TPU)为代表的无孔分子膜。

  TPU,又称热塑性聚氨酯橡胶或热塑性聚氨酯弹性体,是一种线性嵌段共聚物,由低聚物多元醇软段和异氰酸酯硬段构成,大分子二元醇和异氰酸酯连接形成长链结构,因分子链长,表现出柔性,所以形成整个大分子链中的软段结构;小分子多元醇和异氰酸酯连接形成短链结构,因分子链短,从而呈现刚性,形成大分子链结构中的硬段结构。软段部分通常与刚性的硬段交替存在于TPU分子链中,以共价键“尾—尾”连接。由于聚氨酯硬段间的相互作用,所以它具有良好的机械性能。TPU良好的回弹性得益于分子链的相对运动,这点在低温挠性方面尤其明显。分子链的运动性能很大程度取决于软段的化学性质和链的长度,软段越是呈无定形状态,其柔顺性就越好。

  常用防水透湿薄膜比较

  纺织行业中,我们一般要求薄膜既能阻止液体通过,又能允许水蒸气散逸。要达到这两种功能的完美结合,就要使涂层或薄膜既能透水汽,又能阻隔液体,可以采用致密型薄膜和微孔型薄膜。目前,最受欢迎的防水透湿薄膜有PU薄膜、TPU薄膜和PTFE薄膜等。

  TPU薄膜是一种致密型薄膜,利用TPU原材料经过塑化吹胀而成。由于具有非常高的性价比,产品线比较齐全,有高、中、低透湿系列,所以其在纺织行业被大量应用;PTFE薄膜是一种微孔型薄膜,通过PTFE定向拉伸而产生,因其不耐洗、易吸附灰尘、不环保等因素,只被限制用于军事等特殊领域;PU膜是一种致密型薄膜,利用PU浆体在特定材料上涂覆而成,是处于PTFE与TPU之间的过渡体,被一些个性化客户采用。

  无孔膜透湿原理是在大分子链上引入亲水基,并将其制成薄膜,这种薄膜是由一种单一组分构成的、硬段和软段交替排列而构成的嵌段共聚物。该分子结构中,硬链段疏水,加之薄膜本身具有连续性和较大的膜面张力,可以阻止水滴通过,从而表现出优良的防风和防水作用;软链段亲水,它们会和水分之间相互作用,借助氢键和其他分子间作用力,按“吸附-扩散-解吸”的方式,在高湿度一侧吸附水分子,沿分子链通过亲水基团逐一将水分子传递到低湿度一侧进行解吸,从而达到高透湿的目的。