PTFE层压织物耐水压性能测试实验探究

防水透湿功能织物包括高密度织物、涂层织物、层压织物，其中双向拉伸的微孔PTFE薄膜层压织物占有重要地位。我国通常采用PrFE薄膜，面料层压或层压后涂覆聚氨酯(Pu)溶液的方法加工防水透湿织物，使织物具有防水、透湿、防风等性能，同时还具备病毒隔离和防护等多种功能¨。2。。该织物初始性能优良，但洗涤后耐水压下降，甚至出现渗水问题。美国w．L．Gore公司开发了在wFE薄膜表面涂覆抗油亲水组分的Pu溶液技术来解决这一问题。目前有关PTFE薄膜洗涤耐水压降低方面的研究报道还很少。鉴于此，本文从朋FE薄膜吸附的角度研究了洗涤后耐水压降低的机制，并采用共同拉伸的方法制备田FE／Pu复合膜来克服这一缺陷，与面料复合后形成防水透湿层压织物。复合后不需再进行Pu溶液涂层，克服了涂层带来的洗涤后耐水压降低、溶剂污染环境等问题，真正实现防水和透湿性能的统一。

1 实验部分
1。1 P】阿髟PU共同拉伸膜的制备 在传统的双向拉伸唧薄膜工艺基础上，将透
湿型PU熔融片状流延在P1阿基带上，然后共同拉伸和热定型，工艺流程为：P1盹微粉+润滑剂一混合一过筛一成熟一压坯一推压一挤出一压延一纵向拉伸(脱脂)制备PrFE基带一PU片状流延一PTFE／PU横向共同拉伸一热定型一成品P1阿，PU膜。
1．2层压织物的制备
采用溶剂型、热固性PU黏合剂点状上胶工艺研制层压织物，工艺流程为：机织物一转移辊上胶(17目)一烘干(120℃，5 s)，覆胛FE／Pu膜一热轧复合(150℃，50 s)一剪边、成卷。
1．3性能测试
透湿性能参照GB／T 12704一1991吸湿法，采用日本理化工业株式会社生产的DH一40N型透湿试验装置进行测定。静水压采用IsO．811抗渗水仪测试法，参照Fz，T 01004—199l进行测定。sEM分析：将样品放在样品台上，真空镀金，用Ama巧一1845FE电子显微镜观察。场发射分析：将样品放在样品台上，真空镀金，用日本电子公司生产的sM一74120观察。EDS分析：采用日本JsM一5610IⅣ扫描电子显微镜进行测试，EDs为附件。F1’IR分析：采用Nicolet 170sx傅里叶变换红外光谱仪，分辨率为4 cm一，扫描次数为20次，扫描范围为4 000～400 cm～。

2结果与讨论
2．1共同拉伸膜的形态结构
PTFE／Pu共同拉伸膜与Pu涂层膜的形态结构如图1所示。Pu涂层因其本身固有的特性及加工工艺会在不同程度上出现针孔、鳄鱼皮状花纹、细泡、鱼眼等疵点旧o，涂层后形成多孔Pu膜。而共同拉伸膜采用的是熔融的流延Pu，在门FE／Pu横向共同拉伸和热定型过程中，Pu处于半熔融状态，冷却后形成致密膜。
2．2门FE的吸附行为及层压织物静水压PTFE复合织物经洗涤剂洗涤后，防水性能显著下降，这是制约该织物大范围推广使用的技术瓶颈。
表l列出了不同洗涤剂洗涤后PTFE层压织物、Pu涂层的胛FE层压织物以及胛FE／Pu共同拉伸膜层压织物的静水压变化情况。
由表l中数据可见，门FE层压织物和Pu涂层的PTFE层压织物洗涤后静水压大幅度降低，并且不同洗涤剂有不同的影响；门FE／Pu层压织物变化不明显，洗涤10次后静水压提高是偶然的，这是由不同测试部位造成的。从表1还可看出，皂粉对PTFE薄膜的影响显然低于洗衣粉。皂粉的主要成分为硬脂酸钠，洗衣粉的主要成分为十二烷基苯磺酸钠(ABS)。
采用FTIR技术对门FE薄膜及吸附ABS和硬脂酸钠的PrFE薄膜进行表征分析，测试结果见图2。由图可见，PrFE在1 210、1 155 cm一附近的吸收峰是最强的，分别对应于CF2基团的反对称伸缩振动和对称伸缩振动。经硬脂酸钠和ABs水溶液浸泡后，峰强度有不同程度的下降，这是由PITE薄膜吸附造成的；mE薄膜对硬脂酸钠也有一定的吸附能力，但对其吸附程度远远小于ABS，EDs图(见图3)中出现Na元素进一步证实了这一推断。硬脂酸钠也降低了PTFE上cF2基团的吸收强度，但其影响程度远小于ABs。
wFE薄膜在水溶液中可通过范德华分子间作用力与表面活性剂发生吸附作用，表面活性剂吸附在C—F上，导致C—F吸收特征峰强度的减弱。由于表面活性剂具备两亲分子的疏水效应，不仅在水溶液中表现出胶团化现象，而且吸附在固体表面上的表面活性剂同样也形成缔合物，随洗涤次数的增加，更多的表面活性剂吸附在PrFE薄膜表面¨1，而吸附量的上升直接导致P1FE薄膜表面带有更多的磺酸钠和羧酸基团，因此表现为洗涤次数越多，其防水性能越低；胛FE薄膜对ABS的吸附量低于硬脂酸钠，并且磺酸基团的亲水性能优于羧酸基团，这为表l中在相同的洗涤次数时，皂粉洗涤后阳FE复合织物的静水压高于洗衣粉洗涤的结果提供了依据。 由于珊固有的特性，在水溶液中易吸附表面活性剂，从而使薄膜的静水压降低。PU涂层的阳FE层压织物与共同拉伸膜层压织物相比，前者静水压大幅度下降，而后者则基本不变(见表1)。其根本原因是通过PU涂层形成了多孔膜，而后者形成了致密膜(见图1)。当PTFE薄膜由于吸附表面活性剂防水性能降低时，致密的PU膜起到了关键的防水效果。
2．3薄膜的透湿性能
文献[5]研究表明，PTFE薄膜的孔隙率、孔径和厚度等结构参数对透湿量影响较小，故在研究PTFE薄膜的透湿过程中，其影响可以忽略。本文对比研究了PTFE膜、流延PU膜及玎FE／PU共同拉伸膜的透湿量随时间变化的关系，如图4所示。其中Pu薄膜厚度为19．5耻m。
从图4可以看出，阴FE膜的透湿速率远高于流延Pu膜和PrllFE／Pu膜，PTFE／PU膜的透湿速率与流延Pu膜接近，Pu致密膜的透湿过程是决定FrrFE／Pu膜透湿速率的关键步骤。门FE／Pu共同拉伸膜的透湿性与流延Pu膜接近。与水蒸气分子以单纯扩散形式透过薄膜机制不同，共同拉伸膜透湿过程是水分子先在致密膜上吸附溶解，然后扩散到PTFE膜表面，再依靠分子微孔透湿扩散到吸湿材料表面，其机制基本符合溶解一扩散模型，其原理示意图见图5。
表2为流延Pu膜、Pu涂层的阳FE薄膜以及阴FE／Pu共同拉伸膜(均为美国诺誉公司生产的透湿型Pu58245)的透湿性能。由表2中数据可见，对同一品种薄膜而言，随Pu膜厚度的增加，透湿量急剧降低。在Pu膜厚度相近的情况下，PTFE／Pu共同拉伸膜的透湿量低于Pu涂层的wFE薄膜，原因是PU涂层膜属多孔膜，其透湿速度远高于Pu致密膜。目前，受Pu流延薄膜生产设备精度所限，能生产的最小厚度为10肚m的薄膜，透湿量普遍偏低；而PIFE／Pu共同拉伸膜中Pu是在此厚度的基础上，再横向扩幅8倍左右形成的，因此透湿量可达到较高的水平。

3 结 论
1)采用共同拉伸的方法可制备PTFE／Pu膜，与涂层的PU膜相比，前者属致密膜，后者属多孔膜。
2)在洗涤过程中，P1FE薄膜吸附洗涤剂中的硬脂酸钠和十二烷基苯磺酸钠，导致织物的耐水压降低，前者影响明显低于后者。与Pu涂层的多孔膜 比较，共同拉伸唧／PU层压织物中Pu为致密膜，在PTFE薄膜由于吸附表面活性剂防水性能降低时，致密的Pu膜起到了关键的防水效果，因此洗涤后整体层压织物耐水压变化小。
3)PU膜的透湿过程是决定PTFE／Pu膜透湿速率的关键步骤，其透湿机制基本符合溶解一扩散模型。共同拉伸膜中Pu厚度远低于流延Pu膜，因此通过控制PU厚度可使层压织物的透湿量保持较高的水。

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