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1、结构和性能的微孔聚氨酯膜Textile-Polymeric复合系统的设计摘要 本文介绍了测试的结构，基本功能特性和生理的舒适设计，纺织聚合物复合系统的各种特性和实际应用的内部阻挡层聚氨酯微孔膜的结果。测试的膜是按照我们所开发的优化制造技术在制备纺织材料工程研究所中生产的。进行的试验已经表明，根据所用的工艺条件下，这些膜的特征在于具有低厚度约为50微米，非常低的刚性和为约40 m 2的表面重量。这种膜显示出高的总孔隙率，而在除了贯通微孔穿过整个膜的厚度，找到大量半封闭孔隙。在膜上面和它们的不同的字符的微孔分布的均匀性是将SEM照片来确定。该膜还显示出高的水密性的水约250厘米柱，实际风密封性和水
2、蒸汽的同时具有高渗透性，静态条件下分别为大约2000 g/m2的每24小时以下的（通过重量分析法） ，以及在动态条件下的水蒸汽流，在5-8平方米帕/ W的水平的低电阻还设立了水蒸汽的渗透通过膜一个可能的机制。检查用DSC动态量热计膜的表明其稳定性都升高和降低的温度范围内，因此它们的高适应性的多层复合材料设计用于满足当前要求在各种气候条件下使用的防护服欧洲标准。关键词：势垒层，涂层，膜，微孔，微多孔涂层，微孔聚氨酯膜，多层纺织聚合物复合体系，聚合，孔隙率，防护服，水蒸汽性，耐纺织聚合物复合材料系统中，水蒸汽渗透，水密性，抗风密封性。介绍 - 回顾用作各种高科技多层纺织的聚合物复合材料的系统，设计
3、用于各种应用所谓的内部层的基本屏障材料，是聚合物膜，特别是聚四氟乙烯，聚氨酯，聚丙烯酸酯，和聚酯膜的4。取决于复合体系，即其组成的膜的应用和要求的特性也必须表现出合适的属性集。例如，在用于各种防护衣和现代运动衣服？复合材料的情况下，应该显示出优异的阻隔性能，并且在同一时间，良好的卫生特性和用途的高舒适olymeric膜具有高水密性应使用时，提供有效的保护，防止通过浸泡和空气的非渗透性，同时显示水蒸气一个可能的高渗透性。这渗透率为服装卫生价值的重要性，因为结构和微孔聚氨酯膜专为纺织品，聚合物复合材料系统的性能斯特凡Brzeziki ，格拉纳Malinowska ，邓丽君诺瓦克，休伯特施密特，达努
4、塔Marcinkowska ，的Agnieszka Kaleta纺织材料工程研究所，UL认证。 Gdaka118 ， 90-520波兰电子邮件： s.brzezinski iimw.lodz.pl它允许人体排汗来进行离皮肤表面，并分泌.。（以依赖于用户活动的范围内）之外的保护性衣服和人体之间的区域。这可以防止（相应的外部条件和衣物用户开展工作）从过冷或过热，因此对人体保护他们免受寒意，并确保良好的心理框架和舒适性 1,4-7,10 - 16,18,19 。因此，设计为这样的复合材料，膜必须具有高的水和风力密封性，同时水蒸汽的高可渗透性。额外的要求，包括低表面重量和厚度，刚性低，使用给定的衣物的
5、温度的范围内的抗弯强度高，而且膜的电阻大，以使用和洗涤的条件。在某些情况下，耐热性在高温下，不燃性和耐特定的有机溶剂也是必需的。总而言之，作为指定的纺织聚合物系统的组分的膜应该没有的纺织品元件，首先是它的良好的卫生性和水蒸汽1,4的高磁导率的其它特征的任何恶化提供高防护性能， 5,10-16 。这些特性导致的膜的化学组成，结构和表面特性。由于这些复合系统的优良性能特性，制造适当的聚合物膜的问题已在调查的许多研究中心，如戈尔副教授的焦点。诠释。 21和阿克苏诺贝尔的国际公司 22 。目前，许多水密和风力紧膜是市售这也显示良好的耐水蒸汽渗透性。它们从各种聚合物通过各种技术制成，并具有不同的性能特性
6、，但关于它们的信息是模糊的，一般情况下，往往是一个主要的营销字符，并且由它们的制造商看作单纯的诀窍 15,16,21,22 ， 24 。多层纺织聚合物保护材料由各种类型的水和风力紧聚合物膜是可渗透水蒸汽产生。有两种基本类型：微孔膜（大多是疏水特性） ，并具有结构紧凑 4,5,11,13,18,21,22,24 的亲水膜。在纺织聚合物复合材料系统中最常用的聚合物膜包括 4,21,22,24 以下内容：疏水性微孔聚四氟乙烯（PTFE）的拉伸工艺从紧或防漏膜，这导致了许多微裂纹或微孔隙的形成临界条件下制备的膜，这一过程可用于生产由PTFE膜下的已知Gore - Tex和从美国公司赔率的一般贸易名称戈
7、尔Assoc.s公司，以及用于各种用途的许多衍生物的材料，例如GORE-TEX XCR ，戈尔 - TEX PACLITE等 19,21 ;由紧膜的穿孔，例如生产各种聚合物的疏水性微孔膜通过使用微束的高能量的脉冲激光或电子轰击辐射4;疏水性微孔膜，主要是聚氨基甲酸酯，通过相分离过程（反转） ，作为溶剂和非溶剂的选择性蒸发的结果产生的。有两种基本过程：在其中的一个，即所谓湿式凝固，溶剂萃取是一种感应系数，而另一种涉及到一个相分离诱导的溶剂蒸发，被定义为热凝固。英国公司PORVAIR 24 Porelle膜是这样的例子;亲水紧膜主要由聚酯，而且聚氨酯。这一组包括由保适复合材料有限公司，商品名为保适
8、做熟悉的聚酯材料，以及聚氨酯产品BION II东洋布 15,16,22 。上面给出的膜的类型，通常具有高的水和风力气密性，尽管它们中的水蒸汽渗透性 4,11-14 的机制不同。在疏水性微孔膜的情况下，这种机制依赖于材料的多孔结构中。的孔可以是：开贯通孔，其中所述水蒸汽渗透这些毛细管，而扩散机制是可以忽略不计的重要性，或“半开”或半封闭的孔隙，其中水分子必须穿过薄膜隔开特定微孔，在这种情况下，扩散机制中起着非常重要的作用。水蒸汽渗透性，通过在开放的最简单的情况下，贯通孔的防水微孔膜的机制在图1中示意性地示出4。为了获得这些性能，在聚合物膜中的微孔的尺寸应足够大，以提供在其分子形式自由水蒸汽渗透，
9、而且比最好水滴同时小得多。水分子的尺寸是大约0.3纳米，而在水蒸气它们大多发生在约1至5nm大小的聚集簇的形式。另一方面，最好的水滴（在液相）的尺寸为约100 000纳米，因而是由4个数量级更高 4,13,14 。在纺织工业中，最广泛应用被发现为具有微孔结构，由拉拔处理产生的PTFE膜，而最常用的是聚氨酯或聚酯由3 - 或多由受控的相分离过程中的微孔膜组分系统（预聚合物，溶剂或它们的混合物，和非溶剂） 。相分离是一个过程，其中在所指定的溶剂改变均质的预聚物溶液成凝胶形成聚合物的高分子网络与分散在其结构中的液相。这样的溶液是不稳定的，各种因素的影响下，可改变成一个两相系统，因此产生的阶段之一的特
10、征在于高的聚合物浓度，以及其它由低聚合物浓度。也就是在聚合物更丰富的相相分离，以形成微孔膜后固化。这样的膜的性质依赖于相分离和固化的条件。聚合物溶液的相分离可以由许多因素引起，与在成膜溶液是最常用的因素造成反转的组成的变化。考虑到会导致相分离，几种方法微孔聚合物膜的制造因素，可以区分，而其中最重要的纺织系统中使用的膜的情况下是诱导溶剂萃取和溶剂蒸发的分离。这些方法也被称为湿和热进行凝结。在这两个凝固的方法，微毛细管通过选择性地除去预聚合物和非溶剂（水） 4,16,20,23,25 的溶剂制备。在热凝固过程中，该组“溶剂和非溶剂的预聚物的”应被选择为使得这些液体可部分混合的比例使用能够溶解该预聚
11、物。这种类型的涂层的基底例如可以是单组分的聚氨酯预聚物中以适当的有机溶剂中，如以溶液的形式甲乙酮（MEK ），甲苯或各种溶剂mixtures.After被碱化，这种聚合物能吸收相当大量的水，以形成稳定的油包水乳状液被用作涂布用糊剂中的直接或可逆涂敷工艺。一旦这样的涂层施加到一个合适的载体，它是多级渐进的热处理，在此期间的微孔结构形成的条件下进行干燥。聚合物产品在涂布用糊剂组合物中的溶液是亚稳态;相除法不是自作用，但发生在溶剂中的浓度变化的影响下。这种变化的结果从由于较低的蒸发温度相对于非溶剂，水的有机溶剂/溶剂中的选择性蒸发。有机溶剂（或混合物）的进行过程的蒸发导致了涂层的水含量增加，直到当聚
12、合物被沉淀和凝固的时刻。的溶剂残留量和水的结果在气刨微毛细管中的部分形成的涂层结构，以创建微孔隙率的进一步蒸发。以这种方式获得的微孔涂层结构然后站通过聚合物的交联，这需要适当的热处理 1,4,16,20,23 的条件下进行bilised 。研究微孔聚氨酯膜基本工艺条件研究通过热凝过程中生产聚氨酯微孔疏水膜的技术开展了不久前在纺织材料工程（ ITME ）研究所。这种具体方法的选择是，一方面由膜“不错的表现性能合理，另一方面的事实，没有实质性的设备投资是必要的，在波兰的纺织工厂现有的设备都可以使用。的不可缺少的聚合产物和其它添加剂的商业可用性是至关重要的，也就像是专利的原因。然而，如图初步试验中，
13、这种技术已被证明是困难的实现，尽管它相对简单，稳定的，高品质的涂层/膜的制备证明是难以实现的。稳定，高品质这也显示所需要的性能大衣/膜的制备取决于选择合适的许多具体工艺参数和它们的优化值。这些参数与涂层浆料的制备，以及向的涂覆，干燥和涂层的最终热处理的条件，而且必须适应于所用的聚合物产品和添加剂，以及特征的技术能力的现有设备的涂覆工艺。这样基本的工艺条件包括以下1：型聚合物产品及用于涂覆膏的制备方法的各种添加剂，并适当地选择它们的特性和成分的定量比例中，涂布用糊剂的组成，膜形成的聚合物制品的定量关系，加入溶剂/溶剂和非溶剂，水氮涂层膏的制备及成分添加的正确顺序的优化过程中，糊组合物和干的固体含
14、量，以及糊剂相对于所使用的涂敷技术（直接或可逆的涂层） ，以及涂层的应用程序的过程中的流变学特性的选择，的涂层条件的选择（单或多层涂层，应用与刮刀，辊涂或模板，特别是层，糊剂的总含量的内容） ，个多级对流干燥过程，在此期间膜的微孔结构形成的选择;以两级可逆涂层的情况下，从一个间接载体转移到涂覆的织物1 ，和条件个最终热处理，聚合物是在此期间，交联，膜的微孔结构的条件下是稳定的。这些优化的工艺条件中有系统的研究 1-3,5,10,11 ，这使得生产的良好，稳定的质量膜进行了测定。这种质量的基本决定因素包括微孔结构的性质和均匀性和膜的热性能而定义其屏障，以及水与风密封性和生理性能，例如水蒸汽渗透性
15、，强度参数，适合用于组合与纺织的载体和多层复合系统，以及这些系统的使用条件和反复洗涤的电阻的其它部件。详细的工艺条件包括在ITME诀窍1。这些已经开发了关于对膜材料的特性已知的热凝固方法的工艺参数的影响的系统研究的基础上。因此，这些研究进行了优化，并准确地确定包含在各预聚物的制造商提供的信息的一般工艺条件下，指示该产品的质量的重要参数。聚氨酯膜根据这些优化条件所得产品具有很高的质量标准和工作性能类似于那些已知的世界领先产品为相似类型和应用，如PORVAIR有限公司 24 Porelle生产。根据由CIBA发表的比较研究的数据，这种膜的特点是水密性250-300厘米水柱，并且每24小时1200
16、g/m2或水蒸汽阻力（RET水蒸气透过率的） 7平方米霸-1 W- 1 23 。最高的水蒸汽渗透性，因此最低的水蒸气抗性，所表现出的微孔聚四氟乙烯戈尔纺绩膜，具有的RET值范围从2.1至2.5平方米霸-1 W-1 21,23 。然而，应该指出的是，报告由这些产品的制造商，诸如水蒸汽渗透性或聚合物膜的电阻，卫生性指不同的测试条件下，往往完全不明。另一方面，已知的是水蒸汽阻力的值被大大受到这种试验条件如温度，空气或膜厚度的相对湿度。因此，列入本公司的资料数据是很难甚至不可能比较 1,2,4,12,14,16 。基本标准的过程的优化的实施是为了获得的水密性和水蒸汽渗透性的假定参数必须对应于使用该复合物的条件下的环境温度的范围内满足特定的应用 1,11 。例如在优化条件下制备的聚氨酯微孔
