静电纺聚氨酯纤维膜的制备及其防水透湿性能研究

摘要

防水透湿性是织物舒适性的重要内容，它指织物能够维持微气候平衡，在保护人体不被雨水浸润、渗透的同时，还能及时将汗水蒸汽传输到织物外的性能。防水透湿织物的应用已经从军需用品和专业化的医疗防护用品扩张到了户外休闲运动装备领域。目前主要归为高密织物、层压织物、涂层织物三类。
　　本论文以合作培养企业超细纤维革的开发为基础，通过静电纺丝技术制备具有防水透湿性能的聚氨酯纤维膜，再通过直接复合针织布得到防水透湿聚氨酯纤维膜的复合织物。通过优化静电纺工艺，对静电纺纤维直径和纤维孔径进行调控，采用浓度为10wt％的陶氏化学聚氨酯(DPU)纺丝液，喷头直径为0.7mm时，得到纤维直径和纤维孔径较小、纤维堆积密度较高的聚氨酯纤维膜;针织布作为复合基布同时也是纤维接收基材，赋予纤维膜较高的粗糙度，疏水角最高可达142°;从而使得该复合织物具有较高的防水性(耐静水压达40.3kPa)，较佳的透湿性(透湿量为7333g/(m2·d))和较好的防风透气性（透气率为7.5711mm/s）。此外，纤维膜及其复合织物均具有较强的拉伸性能（拉伸断裂强度分别达12.9MPa和32.5MPa），较好的顶破性能（顶破强力分别为35.5N和562.5N）。复合织物还具有较佳的耐磨性（250克力下首次出现纤维膜破裂痕迹为1023次）和撕裂性能（撕裂强力为28.1N），通过KES-FB2S表征后发现其弯曲刚度较小，展现出优良的柔韧性。这类防水透湿聚氨酯纤维膜可应用于户外休闲运动、医疗防护等领域。
　　本课题还通过场发射扫描电镜、光学接触角测量仪、孔径分析仪等测试对该纤维膜进行表征，并引用相关理论模型对纤维膜润湿性和透湿性进行分析，探索纤维膜的表面形貌、孔径分布和润湿性对其防水透湿性能的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 防水透湿织物的概况

1．2．1 防水透湿织物的发展历程

1．2．2 防水透湿的原理

1．2．3 防水透湿织物的种类

1．2．4 防水透湿织物的市场发展概况

1．2．5 防水透湿织物的国内外研究现状

1．2．6 防水透湿织物的发展方向

1．3 静电纺丝技术及其纳米纤维膜简述

1．3．1 静电纺丝技术

1．3．2 基于静电纺的防水透湿膜的研究进展

1．4 层压复合工艺简述

1．4．1 层压工艺

1．4．2 层压复合结构

1．5 本课题的研究概况

1．5．1 本课题的研究内容

1．5．2 本课题的研究方法

1．5．3 本课题的研究意义

第2章 实验部分

2．1 引言

2．2 实验试剂及装置

2．2．1 主要实验试剂

2．2．2 静电纺丝实验装置及仪器

2．3 实验方案

2．3．1 聚氨酯原料的选择

2．3．2 纺丝溶液浓度的选择

2．3．3 纺丝喷头直径的选择

2．3．4 纺丝接收基材的选择

2．4 静电纺聚氨酯防水透湿复合织物的制备

第3章 表征与测试

3．1 主要表征与测试仪器

3．2 主要表征测试标准与方法

3．2．1 纺丝原液性质的测试

3．2．2 微观形貌和孔径分布表征

3．2．3 表面润湿性能表征

3．2．4 舒适性性能测试标准与方法

3．2．5 力学机械性能测试标准与方法

第4章 静电纺聚氨酯纤维的性能分析

4．1 静电纺聚氨酯纤维膜的表面形貌分析研究

4．1．1 聚氨酯相对分子质量的影响分析

4．1．2 纺丝溶液浓度的影响分析

4．1．3 喷头直径的影响分析

4．1．4 接收基材的影响分析

4．2 静电纺聚氨酯纤维膜的表面润湿性能分析研究

4．3 静电纺聚氨酯纤维膜的孔径分析研究

4．4 静电纺聚氨酯纤维膜的舒适性能分析研究

4．4．1 防水性分析研究

4．4．2 透湿性分析研究

4．4．3 透气性分析研究

4．5 静电纺聚氨酯纤维膜的机械性能分析研究

4．5．1 拉伸性能分析研究

4．5．2 顶破性能分析研究

第5章 静电纺聚氨酯纤维膜复合织物的性能分析

5．1 静电纺聚氨酯纤维膜复合织物的舒适性能分析研究

5．2 静电纺聚氨酯纤维膜复合织物的机械性能分析研究

5．2．1 拉伸性能对比分析

5．2．2 顶破性能对比分析

5．2．2 耐磨性能分析

5．2．2 撕裂性能分析

5．2．2 KES织物风格分析

第6章 结论与展望

6．1 实验结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢