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国内外防水透湿织物的研究开发现状

发布日期:2015-11-30 14:13

        防水透湿织物技术发展过程的主线是涂层和层压织物,辅线则是高密织物。涂层织物和层压织物由于可达到很高的防水透湿性,又可按需提供不同档次(如高防水低透湿型、低防水高透湿型等)、不同要求(如保温、迷彩、阻燃等)的产品而占据市场主导地位。

  1. 1 高密织物。最早的防水透湿织物是20世纪40年代初由英国锡莱(Shirley)研究所设计的文泰尔(Ventile)防雨布。它是100%棉的紧密织物,主要供部队使用。其作用原理是织物被润湿后棉纤维截面积膨胀,使织物中纤维间的孔隙缩小,以致水不易渗透。高密度织物的特点是透湿性好,柔软性和悬垂性也较好,但耐水压值较低。随着细旦、超细旦高收缩合纤长丝的超高密织物的出现,结合超级拒水整理技术,提高了织物的耐水压,使这类产品的防水透湿性有了很大的提高,而且织物轻薄, 手感柔软。

  1. 2 层压织物。1969年由R. W. Gore开发了第一代多微孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜,并于1976年试制成功用PTFE薄膜与织物进行层压复合制得的第一代防水透湿层压织物,商品名为Gore-Tex,它具有优良的防水透湿性能,这是防水透湿织物开发过程中重要的进展。但在随后的使用中发现,用其制成的服装随着服用时间的增长,防水透湿效果逐渐变差,甚至会出现面料渗水的现象。为解决这一问题,1979 年日本润工社和Gore公司合作,推出第二代PTFE薄膜,克服了第一代产品的缺点。之后又陆续开发了弹性和保暖两类系列产品。近年来新一代Gore winds topper产品出现在市场上。随后,荷兰、日本、英国等国的有关企业也开发出多微孔或无孔聚氨酯薄膜层压织物。层压织物成为防水透湿功能产品中的主导。

  1. 3 涂层织物。1962年拜耳(Bayer)试验室发明了具有水汽渗透性能的亲水性聚氨酯(PU)。20世纪60年代后期到70年代初开始研制PU微孔涂层织物和亲水PU薄膜织物。到80年代中期,以聚氨酯为代表的干/湿工艺涂层技术的研发,对开发防水透湿功能产品起到巨大的推动作用,国外有关产品已多达几十个品牌。

  (1)亲水性无孔聚氨酯涂层。聚氨酯涂层剂中含有亲水基团或分子主链上含有亲水成分,涂层之后,溶剂挥发形成无孔薄膜,通过亲水基团或氢键对水分子的吸附-传递-解吸作用达到透湿的目的。由于膜中没有微孔,因此防水性能很好,但透湿气性能有待提高。这类产品有英国Baxenden化学公司生产的Witcoflex、Staycool、X-liner等,德国Bayer公司的Imprapem。

  (2)微孔涂层织物。微孔涂层织物是一种遍布涂层的永久性微孔与通道系统。若这类屏障层外表面的最大孔径不超过3mm,织物就有防水能力,这种微孔也具有透湿的能力。一般通过湿法凝固工艺、泡沫涂层工艺或相位倒置工艺,将聚氨酯溶于易挥发溶剂中,在织物上涂上聚氨酯,溶剂挥发过程中聚氨酯凝聚形成微孔。这类产品有Toray公司的Entrant,美国Burl-ington公司的Ultrex等。

  (3)亲水与微孔的复合。结合亲水性涂层与微孔性薄膜特点,在微孔薄膜上加一层亲水性无孔膜,对微孔薄膜进行亲水性整理来改善微孔薄膜的防水性,但亲水性整理要保证不影响原有的透湿气性。如美国3M公司生产的Thintech品牌,日本Toray 公司新近开发的Entrant,G II则将两种聚氨酯材料复合,内层聚氨酯含微孔和超微孔(<0.5μm),利用其类似“芯吸”的作用,达到防水透湿效果。

  20世纪80年代中后期开始,采用聚氨酯材料或复合聚氨酯、聚醚聚酯共聚物等研制亲水性薄膜。此外,随着超细纤维的迅速发展,各种用超细纤维制作的超高密织物大量涌现。同时,20 世纪90年代中期,又出现了一种新的涂层工艺——放电涂层利用物理和化学手段,借助等离子体镀膜技术,在织物表面进行改性,使其具有憎水、防水能力。进入21世纪以后,织物防水透湿技术有了更新的发展——“智能化”,由日本三菱重工公司生产的形状记忆聚氨酯涂层织物Azekura不仅可防水,而且其透湿性可由体温加以控制。

  文章来源:上海千实精密机电科技有限公司

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