《MCMC对聚氨酯膜防水透湿性能的影响.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MCMC对聚氨酯膜防水透湿性能的影响.pdf（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第2 6 卷第2 期 纺织学报 V o l 2 6 ，N o - 2 2 0 0 5 年4 月 J o u m a l0 fT 鲰脚eR e s e a r c h A p r ，2 0 0 5 M C M C 对聚氨酯膜防水透湿性能的影响 徐旭凡 ( 嘉兴学院，浙江嘉兴3 1 4 0 0 1 ) 摘要在用湿法生产高档防水透湿织物时，为了改善成品的性能，降低成本，经常要在涂覆液中添加一定量的木 粉、纸浆、纤维等产品。为了提高该产品透湿防水性能，利用改性羧甲基纤维素( M c M c ) 作为添加剂，制成P u 膜，并 利用P M I 孑L 径仪、透湿仪等仪器对P u 膜进行性能测试，探讨了M
2、c M C 对P u 膜防水透湿性能的影响。 关键词改性羧甲基纤维素；聚氨酯膜；防水透湿性能 中图分类号：髑1 9 5 5 7文献标识码：A 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 5 】0 2 - 0 0 6 4 一0 3 E f f e c to fm O m f i e dc a r b o x y m e t h y lc e l l I l l o s e o nt h ew a t e r p r fa n dm o i s t u r ep e 珊e a b i K t yo ft h ep o l y u r e t h a mm m X UX u f a n
3、 ( J 溉i 昭踟沁m 酊，加x 嘶，拍叫o n g3 1 4 0 0 1 ，吼i m ) A b s t m c t 碍，1 j J et 】1 el l i g h q I l a l j t yw a l e r p r o o f _ p e 咖e a b t ) ，f 曲r i c sw e r ep r o d u c e d ，s u c ha d d i t j v e sa sc a 】c i u 瑚c a f b o 衄t e ，c e u l o s e p o w d e rw e r eu s u a U ya d d e dt op o l y u r e t l
4、 l a n ec o a t i n gs o l 皿o nt oi m p r o v e 山ep r o p e r t i e s 锄dr e d u c B d 山ec o s Lo fP Uc o a t e df a b r i c s T h e P Um i c m p o r o u sm e m b r a n e sw e r ep r e p a r e di nm i x t u r em o d i f i e dc a r b 0 1 y m e t l l y lc e U l I l o s e T h ee f k c to fm o d 击e dc a
5、r b o x y m e t l l y l c e l l u l o s eo nt h ew a t e r p I u o f - p e 瑚e a b i l i t yf i l m sw a ss t u d i e db yt e s t i n gs o m 8p r o p e r t i e si nu s i n gP M l ，S E Ma n dp e r I n e a b d i t y i n s n l l m e n l K e yw o r d sm o d m e dc a r b o x y m e t h y lc e l l I l l o s
6、 e ；p o l y u r e I h a n ef i l m ；w a t e r p l o o fa n dm o i s t u r ep e m e a b i l i t y 抗浸防寒服是飞行人员必备的一种水上救生 服。随着防水透湿织物的不断开发，国际上抗浸防 寒服面料大多采用抗浸透湿织物，而我国目前使用 的防寒抗浸服的抗浸材料为涂胶布，其优点是加工 简单，防水性能好，满足了在1 5 时有效防护6h 的要求，但存在的主要问题是涂胶布防水不透湿，穿 着不舒适，且由于长时问穿着后人体汗汽不能及时 排出而形成冷凝水，从而降低了防寒保暖性能。 世界各国飞行救生装备的抗浸防寒飞行服面料
7、，从 第一代橡胶制品经过v e n t i l e l 2 0 ( 文泰尔) 纯棉高密防 水织物，发展成现在具有高防水、高透湿等多种功能 的复合织物。当今最具代表性的是美国生产的 I L c 5 8 型抗浸服，它采用了G o r e - l e x 聚四氟乙烯膜复 合层压织物1 ，日本则用M i c r 0 _ t e x 聚氨酯防水透湿 膜复合织物H - ，而该类涂层织物所具有的防水透湿 特性，主要来自于织物表面的聚氨酯( P u ) 高分子 膜。在涂层织物的湿法加工过程中往往需填加有机 纤维质添加剂，使织物具有良好的微孔结构。实际 生产中常用的有木粉纤维素，价格便宜，但涂层织物 形成的微孔
8、不均匀，且随含量增加，P u 膜中的大孔 增多，芯吸效应降低，吸湿性差。而改性羧甲基纤维 素保留了羧甲基纤维素吸湿性好的特点，水溶性下 降，并具有分散、流变性、稳定等优点。本研究用改 性羧甲基纤维素作为填充剂，对聚氨酯微孔膜结构 进行分析，探讨改性羧甲基纤维素含量对聚氨酯膜 的防水透湿性能的影响。 1 实验部分 1 1 实验材料 聚氨酯P u 树脂、二甲基甲酰胺( D M F ) 、羧甲基 纤维素( c M C ) 、环氧氯丙烷、十八醇等化学药品。 1 2 C M C 改性 作为添加到聚合物中制造微孔膜的填料，不应 与聚合物本身发生反应，并应具有较好的物理填充 性能，熔点高、不易潮解、不溶于水
9、、易于分散等特 点。c M c 是水溶性的，不宜直接用作P u 的填充材 料，因而需对其进行改性，保留吸湿性能的同时降低 其水溶性。实验过程用环氧氯丙烷对c M c 进行改 作者筒介：徐旭凡( 1 9 6 4 一) ，男，讲师，硕士。主要研究领域包括纺织材料的测试与功能性产品的开发。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 5 年第2 期 纺织学报 【6 5 】 性。其反应式如下： N a 0 0 C C e l l 一0 H + C l C
10、H ，一C H C I _ 0 N a 0 0 C C e l l O C H 2 一 N a 0 0 C C d 卜一0 一C H 2 一 C H C H 2 C l 0 H C H C H ，C l + 0 H H U C e l J C 0 0 N a N a 0 0 C C e l l _ O C H 2 一C 卜C H ，一O C e l 卜一C 0 0 N a 0 H 纤维素分子间发生了交联，故其水溶性降低，而 羧基钠盐的存在使其仍然具有很好的吸湿性。因 此，经改性的羧甲基纤维素( M c M c ) 是一种普通P u 涂覆液较好的填充剂。 1 3 P U 微孔膜的制备 以P u
11、为基质，采用相转化法，分别混入一定比 例的c M C 及致孑L 剂。其具体步骤为：称取定量的 P U 及相应的C M C ，在容器中溶于定量的D M F ，加热 搅拌一定时间，然后真空脱泡制得铸膜液。将铸膜 液倒在光滑的玻璃板上，用玻璃棒均匀刮制成膜，空 气中放置一定时间，浸入一定配比的凝固浴中成形， 然后水洗、烘干，使之成为具有一定厚度的P U 膜。 1 4 电镜扫描 采用日本电子公司J S M 5 6 1 0 L V 型扫描电子显 微镜，对P u 膜结构进行扫描观察。 1 5 透湿性测试 按G B T 1 2 7 0 4 1 9 9 l 纺织织物透湿量测试法透 湿杯法测试；测试时采用蒸发法
12、，试验温度为 3 8 ，相对湿度为2 ，气流速度0 ，5m ，s 。 1 6 防水性测试 按G B ，I 4 4 1 9 9 7 纺织织物抗渗水性测定一静 水压试验法测试。水温度保持在( 2 7 2 ) ；水压 上升的速率为( 1 0 0 0 0 5 ) k P a ，I I l i n 。 2 结果与讨论 2 1 高分子薄膜微孔质扩散机理 水蒸汽在微孔薄膜中的传递是分子扩散过程， 根据哈根泊肃叶( H a g e n P o i s e u i l l e ) 方程1 ，可以求 出理论透湿量： 设c ：詈瓮为常数，贝| J ：Q ：c 等P ( 1 ) 式中，为单位面积的孑L 数( 孑L 数
13、c m 2 ) ；r 为孔的平 均半径( 肚m ) ；6 为薄膜厚度( c m ) ；后为通道的曲折 系数。 因此，微孔薄膜的防水透湿性能主要有微孔孔 径、单位面积孑L 数、厚度和通道的曲折系数所决定。 微孔孔径越大，水蒸汽扩散的自由截面积也越大，传 湿阻力相应会小些，理论透湿量越大，单位面积孔数 越多，理论透湿量也越大。 2 2 M C M C 对P U 膜结构及透湿性能的影响 P U 膜结构对其防水透湿性能影响很大，实验 中，可以通过对P U 原料、助剂、纤维素添加比例及 成膜工艺进行控制。而添加剂M c M C 作为铸膜液 的重要组成部分，对膜孑L 结构的形态和D M F 与水的 交换速
14、度影响很大，而这两方面均为决定膜性能的 重要因素。由表1 可知，随着M c M c 含量的提高， P u 膜的透湿量在逐渐增大。这是由于两方面的作 用：一是M c M c 本身含有大量的羧基钠盐，吸湿性 很好，可以通过亲水基团来传递水分子；二是羧甲基 纤维素通过改性，使其水溶性大大降低，随着用量的 增加，形成P c 膜的微孔结构也在变化，孔径增大， 根据高分子薄膜微孔质扩散机理可知P u 膜的透湿 量也增加。由图l 可知M C M C 质量与P u 膜透湿量 呈抛物线关系o ，两者具有很好的相关性。 表1M c M c 质量分数对P u 膜透湿防水性能的影响 o 葛 一 N 基 删 嘣 蜊 图
15、IM C M C 质量分数与P U 膜透湿性的关系 2 3M C M C 对P U 膜防水性能的影响 高分子膜防水原理，根据k p l a c e 方程：P = 垫! 型( 其中，y 为表面张力，口为毛细管内壁与液 r 体接触角，r 为膜微孑L 半径) 可知，微孔半径越小，微 孔膜的耐静水压越大，即膜的防水性能越好。由表 1 可知，随着M C M c 质量分数的提高，P U 膜的耐静 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【6 6 】纺织学报2 0 0
16、5 年第2 期 水压在逐渐减小。如图2 所示，试样2 。、44 膜表面 非常致密，在膜表面的垂直方向上，膜的结构不均 一。试样2 ”M c M c 质量分数为2 5 ，试样4 。 M c M c 质量分数为7 5 ，比较s E M 照片，试样4 。膜 的孔径大于试样2 。膜的孑L 径。因此，随着M c M c 质 量分数的增加，膜的防水性能降低。所以，试制防 ( a ) 试样2 4 ( 添加2 5 M c M c )( b ) 试样4 4 ( 添加75 M c M c ) 图2 试样切面电镜照片 山 芒 出 * 船 藿 2 8 2 6 2 4 2 2 2 0 图3M c M c 质量分数与P
17、u 膜耐静水压的关系 水透湿膜的过程中，应考虑添加剂的质量分数，使膜 兼具良好的防水性和透湿性。由图3 可知，M C M c 质量分数与P u 膜耐静水压呈直线关系，两者具有 很好的相关性。 3结 论 P u 膜的透湿性能与P U 膜的结构密切相关，表 层孔径比下面孑L 径小，密度大。随着M c M c 质量分 数的增加，P u 膜的孔径逐渐加大。M c M c 质量分数 与膜的透湿量呈抛物线关系；M c M c 质量分数与P u 膜的耐静水压呈线性关系，即P U 膜的防水性能显 著降低。因此，在用M c M c 对P u 膜进行改性时，应 兼顾膜的防水性和透湿性能，所添加的量不能超过 总涂覆
18、液的1 0 。 参考文献： 1 J 贺昌城，顾振亚，毛妙珍抗浸服及抗浸层面料概述 J 针织 工业，2 0 0 2 ，( 3 ) ：9 2 9 5 2 k m a 】【cR n ed e s 咖o fw a t 8 r p r 0 0 f ，w a t e rp e n l l e a b l e r i c s J o u m a lo fC o a t e dF a b r i c s ，1 9 8 5 ，1 5 ( 7 ) ：4 9 9 6 3 L 0 m a xGR D e v e l o p l T 】屺n to nw a t 6 r p m o fa n dv a p 0 卜p e
19、瑚e a b l ec o a t e d f a b r i c s J J o u m a lo fc o a t e dF a b r i c s ，1 9 9 0 ，6 7 ( 1 0 ) ：1 7 6 4 章闲君聚氨酯微孔薄膜的防水透湿性及电镜分析 J 西南 师范大学学报，2 2 ( 3 ) ：2 8 9 2 9 5 5 董德元，杨节，苏敏文，等试验研究的数理统计方法 M 北 京：中国计量出版社，1 9 8 7 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark