防水透氣聚氨酯薄膜及涂層的研究進展_杜民慧

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1、2003年第18卷第1期聚氨酯工業(yè)2003.Vol.18No.1POLYURETHANEINDUSTRY·1·防水透氣聚氨酯薄膜及涂層的研究進展杜民慧李建樹鐘銀屏(四川大學(xué)高分子材料系成都610065)摘要:綜述了防水透氣性聚氨酯薄膜及涂層的結(jié)構(gòu)、原理及各種成型加工工藝及其應(yīng)用。重點闡述了防水透氣性聚氨酯薄膜及涂層在衣物及醫(yī)用制品如運動服、傷口敷料、外科手術(shù)服及醫(yī)護衣服等方面的應(yīng)用。指出防水透氣性聚氨酯薄膜及涂層是一種有著極大市場發(fā)展前景的新型材料。關(guān)鍵詞:透氣;防水;聚氨酯;薄膜;涂層;敷料20世紀60年代以來,由聚氯乙烯、氯丁橡膠制2防水透濕聚氨酯的結(jié)構(gòu)及透氣原理成的用于惡劣環(huán)境

2、下使用的特殊工作服,具有防水、防液體滲漏等優(yōu)點,十分受歡迎。但人體自身新陳2.1微孔型代謝產(chǎn)生的汗液不能及時排出體外,使人有悶熱、冷微孔型薄膜膜孔直徑很小,只有10～50μm,介-4濕等不適感,這主要是因為當(dāng)時的聚合物材料缺乏于直徑為4×10μm的水蒸氣和直徑約為100～“可呼吸性”造成。防水透氣性是指聚合物材料不允300μm的水滴之間,水蒸氣可透過微孔薄膜,而水滴[3]許水滴等液體透過,同時卻能保證水蒸氣自由透過。不能通過,從而起到防水透氣的目的,在電子顯微鏡下,能觀察到明顯的微孔結(jié)構(gòu),它的透氣性可與人隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高,對于防水[4]體皮膚的呼吸性相媲美。透氣服裝

3、、鞋帽等面料的要求增加,各國研究人員開2.2親水型始注重對新型“可呼吸性”聚合物薄膜及涂層制品的連續(xù)的無孔薄膜及涂層材料,其表面及本體均研究。[5,6]為均勻致密結(jié)構(gòu)。防水性是由于材料的連續(xù)性1防水透濕聚氨酯薄膜或涂層的性能特點和較大的表面張力決定的,呼吸性是由聚氨酯親水軟段類型、比例及軟段的相對分子質(zhì)量決定的,通過以聚氨酯為原料的薄膜及涂層可巧妙地兼具防復(fù)雜的分子擴散機理來實現(xiàn):聚氨酯的微相分離結(jié)水和透氣性這兩個功能,而不失自身原有的優(yōu)良的構(gòu)為復(fù)雜的分子擴散提供了可能,水分子沿著密集理化性能。的分子鏈間隙傳遞,由高濕度一側(cè)吸附水分,通過聚聚氨酯彈性體材料由多元醇、二異氰酸酯等為氨酯

4、分子鏈上的親水基團傳遞到低濕度一側(cè),但其原料合成,具有獨特的嵌段分子結(jié)構(gòu),可通過調(diào)節(jié)聚呼吸性一般相對微孔結(jié)構(gòu)而言較差。ShirlyInstitute氨酯軟硬段成分比例改變其彈性、硬度、親水性等,研制出一種新型的聚氨酯薄膜及涂層,通過調(diào)節(jié)其根據(jù)需要設(shè)計出性能各異的產(chǎn)品。其制品具有無可親水軟段的比例及相對分子質(zhì)量,它的水蒸氣透過比擬的特性———獨特的粘結(jié)性、潤濕性、柔韌性、耐率與微孔材料可達到同一水平,從而控制與皮膚接磨性、光澤性等?；谝陨蟽?yōu)點,聚氨酯材料廣泛用觸的微環(huán)境的濕熱平衡[3]。于高檔織物涂層。并且,聚氨酯材料具有良好的生另外,其致密的結(jié)構(gòu)可起到阻隔灰塵、細菌的作物相容性和血

5、液相容性,因此防水透氣性聚氨酯薄用。膜及涂層在醫(yī)療方面的應(yīng)用越來越廣,可用作傷口2.3形狀記憶聚氨酯敷料、外科手術(shù)服及保護性衣物、醫(yī)用手套、醫(yī)用覆形狀記憶聚氨酯材料軟段具有良好的結(jié)晶性,[1,2]蓋物等。硬段聚集成微區(qū)起物理交聯(lián)點的作用,控制形狀記·2·聚氨酯工業(yè)第18卷憶聚氨酯的形狀固定和恢復(fù)。在記憶溫度上下,材3.2親水性薄膜及涂層的加工工藝[7]料的濕氣滲透性有顯著差別。當(dāng)聚合物加熱時,與微孔型薄膜及涂層不同,親水性薄膜及涂層微布朗運動變得十分活躍,導(dǎo)致分子間距離增大,可的透氣性來自于聚氨酯分子結(jié)構(gòu)的特殊性,因此其讓水蒸氣分子輕易透過聚合物膜,但沒有大到讓水制造方法可基本上沿用

6、以前的非透氣性聚氨酯的加[5]滴通過的程度,因此同時具有透氣和防水的目的。工工藝,只是需要針對不同的應(yīng)用略作改進。[1]在相同條件下,形狀記憶聚氨酯的濕氣滲透性比一(1)干法涂層技術(shù):將高粘度的聚氨酯溶液般的形狀記憶聚合物材料(SMP)要高得多。聚氨酯直接或轉(zhuǎn)移涂覆于織物基材上,當(dāng)溶劑揮發(fā)后可形SMP的記憶溫度具有可調(diào)性,在-30～70℃范圍之成致密的涂層,制成涂層織物。但由于溶劑較貴,此間可依需要調(diào)節(jié)。若將形狀記憶溫度設(shè)計為室溫,方法不經(jīng)濟。[12]材料會得到更廣泛的應(yīng)用。(2)熔融擠出成型:由于聚氨酯材料具有較高的熔融加工溫度,因而許多親水性薄膜及涂層均3防水透氣聚氨酯薄膜及涂層

7、的加工工藝采用此法。熔融擠出又分為平擠薄膜擠出和吹塑薄防水透氣薄膜及涂層自20世紀60年代問世以膜擠出。平擠薄膜擠出可控制膜的厚度在幾微米到來,已開發(fā)出多種生產(chǎn)技術(shù)。幾毫米之間,其優(yōu)點在于可提高膜的厚度精度并得到較厚的薄膜,也可控制聚氨酯的結(jié)晶程度。吹塑3.1微孔型薄膜和涂層的加工工藝(1)溶劑/非溶劑法[8]:選擇合適的溶劑配制聚薄膜工藝比平擠薄膜擠出更經(jīng)濟,因為吹塑膜的吹脹比容易控制,根據(jù)設(shè)計好的模型直徑,膜寬度可調(diào)氨酯溶液,澆注到織物基材表面制成內(nèi)部