的發展--ULTREX
科學技術的發展也推動紡織業(ye) 不斷向前發展，21世紀的服裝將向著穿著舒適化、功能化及回歸自然等方向發展。各種智能麵料，功能麵料得到廣泛的關(guan) 注與(yu) 發展。防水透氣麵料就是其中之一。
防水透氣麵料是指麵料既能防雨防風，又能排汗、透氣、穿著舒適，在穿著過程中使水在一定壓力下不浸透麵料，而人體(ti) 散發的汗液等卻能以水蒸氣的形式通過麵料或傳(chuan) 導到外界，而不在人體(ti) 麵與(yu) 麵料之間冷凝積聚，保持穿著者幹爽、溫暖。人們(men) 對穿著舒適性，功能性要求的不斷提高，促使我們(men) 采用各種新型技術來改善麵料的各項性能，不同工藝、技術的複合是賦予麵料新功能的主要手段，其中麵料的塗層/層壓技術是重要的方法之一。
麵料塗層/層壓是麵料與(yu) 高分子聚合物的複合，它不僅(jin) 保留麵料原有的功能，更增加了覆蓋層的功能，麵料塗層/層壓技術給紡織業(ye) 製造功能性麵料提供了更多的可能性，大大拓寬了紡織品的用途，應用領域也越來越廣，不僅(jin) 使用於(yu) 衣用紡織品的生產(chan) ，而且其應用擴大到鞋業(ye) ，民事或軍(jun) 工製服，極端氣候條件下的服裝，防油布，帳篷，包裹等。
麵料的防水透氣機理
麵料的防水透氣機理有物理透濕和功能透濕，主要有以下四種方式：
一是利用水滴的最小直徑與(yu) 水汽或空氣的直徑之間的差異來實現，既采用麵料的經緯交織間的孔隙或麵料複合物的孔徑介於(yu) 最小直徑與(yu) 水汽或空氣的直徑之間，達到防水透氣的目的，基於(yu) 這一原理設計的防水透氣的麵料有超細高密麵料、特高密度的棉麵料等。這類麵料的透濕類型屬於(yu) 紗線間孔隙的自然擴散。高密麵料由於(yu) 輕薄耐用，透濕性好，柔軟、懸垂性好，防風，廣泛用於(yu) 體(ti) 育、戶外活動服裝上。主要缺點是防水性差，由於(yu) 麵料密度大，麵料的撕裂性能差，紡紗必須特殊處理，生產(chan) 成本高，加工困難。
二是采用微孔薄膜使薄膜微孔微孔直徑大約在1nm的孔徑介於(yu) 水滴與(yu) 濕氣之間，將薄膜與(yu) 麵料複合賦予麵料防水透氣功能，1。微孔高聚物薄膜可以與(yu) 麵料通過層壓或塗層工藝與(yu) 麵料複合從(cong) 而賦予複合體(ti) 防水透氣功能。微孔的產(chan) 生有多種方式：可通過對薄膜的雙向拉伸產(chan) 生微孔，也可在高聚物上填加填料如陶瓷使高聚物與(yu) 填料之間形成孔隙，也可以通過相分離聚氨酯的濕法產(chan) 生微孔，還可以機械方式利用打孔技術如激光使無孔膜產(chan) 生空隙達到透氣的目的。
三是利用高聚物膜的親(qin) 水成分提供了足夠的化學基團作為(wei) 水蒸氣分子的階石，水分子由於(yu) 氫鍵和其它分子間力，在高濕度一側(ce) 吸附水分子，通過高分子鏈上親(qin) 水基團傳(chuan) 遞到低濕度一側(ce) 解吸，形成"吸附--擴散--解吸"過程，達到透氣的目的，2。親(qin) 水成分可以是分子鏈中的親(qin) 水基團或是嵌段共聚物的親(qin) 水組分；其防水性來自於(yu) 薄膜自身膜的連續性和較大的膜麵張力。利用薄膜與(yu) 麵料進行層壓/塗層賦予麵料防水透氣功能。
四是利用形狀記憶高聚物的特性，形狀記憶高聚物在玻璃化轉變溫度區域，由於(yu) 分子鏈微布朗運動而使透氣性有質的突變，而且其透氣性能隨外界溫度的變化而變化，即智能化功能，尤如人體(ti) 皮膚一樣，能隨著外界溫濕度的改變而調節，3。采用這種形狀記憶聚氨酯產(chan) 生防水透氣麵料可以采用無孔層壓/塗層方式，減少了由於(yu) 微孔而在使用過程中產(chan) 生微孔阻塞等缺點，更重要的是麵料的透濕氣性能能隨著人體(ti) 溫度的變化而變化，達到"智能"效果，使其適宜於(yu) 各種條件下穿著。圖1微孔性透氣原理圖4形狀記憶pu透氣與(yu) 溫度關(guan) 係圖2親(qin) 水性透氣原理低溫下分子間孔隙(Tg)圖3形狀記憶功能透氣原理聚氨酯的發展及其在防水透氣紡織上的應用用於(yu) 防水透氣麵料的高聚物起初有聚氯乙烯PVC，聚乙烯，聚氯丁橡膠和其它各種合成橡膠等，由於(yu) 其透濕氣性能差，穿著此類服裝活動時，大量汗液無法以水蒸氣形式排出，在服裝內(nei) 部形成冷凝水，人體(ti) 有粘濕、發悶等不舒適感，雖然有良好的防水性能，但服用性能有待於(yu) 進一步提高。後來發展的聚四氟乙烯層壓薄膜，熱塑性聚氨酯TPU的塗層和層壓麵料具有良好的透濕氣性能，發展也最快，尤其是熱塑性聚氨酯材料具有良好的耐磨性、抗化學及水解性、防蟲蛀，發黴、耐低溫性、易著色、工藝操作選擇範圍大等優(you) 點，不管是在應用的範圍，還是在自身性能的改善等方麵都得到極大的發展。不同類型的防水透氣聚氨酯聚氨酯用於(yu) 麵料的塗層整理，不僅(jin) 在原料類型上還是在生產(chan) 工藝上都有不同形式，根據防水透氣的原理可生產(chan) 出各種各樣的防水透氣產(chan) 品。聚氨酯塗層劑有溶劑和水分散兩(liang) 大類，其中溶劑型又有單組分與(yu) 雙組分之分，不同類型的塗層劑有不同塗層工藝選擇。1微孔聚氨酯微孔性塗層主要是使聚氨酯在成膜過程中形成微孔，這些孔隙直徑小於(yu) 2mm，能阻止水滴平均直徑100mm，卻允許水蒸氣分子平均直徑0.0004mm通過，從(cong) 而獲得防水透氣性。產(chan) 生微孔的方式有：泡沫法，相分離法，相轉化法三種方式。
泡沫塗層法：采用聚氨酯中加入陰離子或非離子麵活性劑，在塗層過程中加入發泡劑形成泡沫狀塗敷到麵料上，當空氣從(cong) 膜中逸出後膜形成微孔，從(cong) 而使其有透氣性能，但由於(yu) 微孔的存在，其防水性能較差。聚氨酯的發泡有機械發泡和化學發泡等多種方式。塗層的方式大都采用直接塗層法。
相分離法：相分離法主要是使聚氨酯溶於(yu) 易揮發溶劑中，溶劑揮發過程中聚氨酯凝聚形成微孔。主要有兩(liang) 種方式：1濕法浸漬凝聚：當溶於(yu) DMF的聚氨酯塗液塗敷到麵料上，放置於(yu) 水中，由於(yu) 聚氨酯不溶於(yu) 水，而DMF與(yu) 水可以互溶，使得水與(yu) 聚氨酯內(nei) 的DMF發生置換，當水幹燥後在聚氨酯膜上形成微孔。如Toary公司的ENTRANT，美國Burlington公司的Ultrex等。2鹽凝聚法：聚氨酯乳液由於(yu) 鹽的加入產(chan) 生凝聚成微孔膜，如StahiICI/NL公司的Porelle薄膜。n相轉化法：聚氨酯溶液含有非溶劑成分甲苯/丁酮，選擇適當的蒸發梯度，聚氨酯凝聚成微孔薄膜，如比利時UCBSpecialChemicals公司的Ucecoat2000S。
2親(qin) 水性無孔聚氨酯塗層：聚氨酯塗層劑中含有親(qin) 水基團或分子主鏈上含有親(qin) 水成分，塗層之後，溶劑揮發形成無孔薄膜，通過親(qin) 水基團或氫鍵對水分子的吸附--傳(chuan) 遞--解吸作用達到透濕的目的。由於(yu) 膜中沒有微孔，因此防水性能很好，但透濕氣性能有待於(yu) 提高。另外，這類的缺點是需要麵經拒水整理來改善防水性。這類產(chan) 品有英國Baxenden化學公司生產(chan) 的WitcoflexStaycool、X-liner等，德國Bayer公司的Impraperm。
3親(qin) 水與(yu) 微孔的複合：結合親(qin) 水性塗層與(yu) 微孔性薄膜特點，在微孔薄膜上加一層親(qin) 水性無孔膜，對微孔薄膜進行親(qin) 水性整理來改善微孔薄膜的防水性，但親(qin) 水性整理要保證不影響原有的透濕氣性。如美國3M公司生產(chan) 的Thintech品牌，日本Toray公司新近開發的EntrantGII則將兩(liang) 種聚氨酯材料複合，內(nei) 層聚氨酯含微孔和超微孔，具有儲(chu) 存熱的功能，即受熱時吸收熱量，遇冷時放出熱量。這種技術應用於(yu) 聚氨酯麵料塗層上，PEG作為(wei) 聚氨酯的一種組分，通過選擇設計PEG的聚合度和含量，使PEG所構成的軟段的玻璃化轉變溫度處於(yu) 人體(ti) 感覺舒適的溫度範圍，這樣，環境高於(yu) 臨(lin) 界溫度時，高聚物發生相變吸熱，同時聚合物體(ti) 積膨脹，親(qin) 水基團空間體(ti) 積增大，熱運動加劇，使透濕氣量增加，排熱排汗加快，使人感到涼爽；當環境溫度低於(yu) 高聚物臨(lin) 界溫度時，PEG鏈段結晶，高聚物相變放出熱量，同時，布朗運動減小,透氣性能降低，起到擋風保溫作用。這樣透濕氣性與(yu) 溫度調節同時發揮協調作用。這樣穿著者在環境溫度多變或人體(ti) 發熱出汗等情況下，都會(hui) 感到舒適。
3塗層工藝上的革新無汙染聚氨酯的研究開發：研究一種完全水分散，無溶劑汙染的塗層劑是當前發展的熱點與(yu) 難點。當前PU塗層不管是幹法還是濕法生產(chan) ，所用的PU溶液大都是溶劑型的，含有70%左右的二甲基甲酰胺DMF、甲苯、甲已酮等有機溶劑，這些溶劑對操作者有一定的危害，易燃易爆，還汙染環境，溶劑的回收難等問題。近幾十年來，人們(men) 的環保意識不斷加強，有關(guan) 的勞動保護、安全、環境保護等法規日益加強，因此發展水乳性聚氨酯塗料在生產(chan) 過程中用水代替有機溶劑，以減少環境汙染及對人體(ti) 危害，有重要的現實意義(yi) 。水乳性聚氨酯得到重視也是發展的熱點。改善防水透氣性能：一方麵結合微孔塗層與(yu) 親(qin) 水無孔塗層各自的優(you) 點，在微孔塗層的基礎上進行親(qin) 水塗層整理，在不影響微孔透氣性的同時增加麵料的防水性和改善其耐用性，如在使用中不易造成微孔堵塞等；另外，在PU塗層劑中填加其它添加劑，不僅(jin) 可以提高PU薄膜的透氣性，而且還賦予麵料防菌等功效以及優(you) 良的手感，如加入甲殼質來改善PU的透氣性、吸濕性的同時，並具有一定的抗菌作用；在樹脂中滲入金屬粉末，形成金屬層，反射人體(ti) 的輻射熱，向人體(ti) 輻射遠紅外線，使麵料保暖性提高，並促進人體(ti) 微循環的功能。結語防水透氣麵料是一種高附加值的產(chan) 品，不同生產(chan) 工藝生產(chan) 的產(chan) 品各有其特色，在塗層材料中，聚氨酯塗層材料具有廣泛的應用前景，其中功能性聚氨酯調溫性，形狀記憶性的開發及其在紡織上的應用，對改善塗層麵料舒適性具有重要的意義(yi) ，也是當前防水透氣麵料發展的重要方向之一。abb0G1UyS
本文摘自《英傑紡織塗層事業(ye) 部》：
