防护服用层压织物结构与透湿性能研究

摘要

本文从理论上分析了层压织物及各类高分子薄膜的防水透湿机理。针对目前市场上所售防护服装在高温、高湿、强体力劳动下湿舒适性欠佳这一状况，设计开发了一种新型的防护服材料—聚四氟乙烯复合膜层压织物。经测试各项性能指标均达到甚至超过国家规定标准，尤其是透湿量高达7560g/m2·24h(国家标准2500g/m2·24h)，过滤效率达95％以上(国家标准70％)，使得防护服不仅具有防护功能，而且兼具了舒适性。此产品可以重复使用，适合新型速递防护业务及各种恶劣环境下用工作服，可与进口同类面料媲美。　　为了进一步探讨复合薄膜结构与湿传递性能，作者手工对聚四氟乙烯薄膜涂覆了亲水性聚氨酯涂层剂，利用扫描电镜对复合膜的微观结构进行了观察，研究了涂层量与薄膜透湿性的关系，利用回归统计的方法得到了涂层量与透湿量的回归方程，发现涂层量与织物的透湿性呈指数关系，随着亲水性涂层剂的涂层量的增大，织物透湿量迅速减少，其回归方程形式为：Y=b0exp(b1x)，相关系数的平方最低为0.899。　　同时，利用扫描电镜对几种防水透湿薄膜进行了观察，讨论了薄膜结构与透湿性的关系，认为在层压织物中，薄膜层的透湿性对层压织物整体的透湿性起着决定性的作用。通过理论分析及试验的方法对不同加工方式的防护服用层压织物的结构与透湿性进行了深入细致的研究，利用回归统计方法对样品的透湿量与蒸汽压差的关系进行了分析，得出了关于透湿量与蒸汽压差的实际回归方程，蒸汽压差与透湿量呈三次曲线关系，其回归方程形式为：Y=b0+b1x+b2x2+b3x3，而且有很高的相关性，最低的相关系数的平方也高达0.719，为人们针对不同环境条件挑选合适的防护材料给出了理论依据。　　模拟测试了高温高湿环境下人体多层穿着状态下的透湿量，发现：多层穿着会降低服装系统的透湿性，水汽传递速率与各层次织物间的水汽传递能力的差异有关。

目录

文摘

英文文摘

1.绪论

1.1前言

1.2防护服装及其防护服用面料

1.2.1防护服装及分类

1.2.2防护服用面料性能要求

1.2.3防护服市场分析及开发前景

1.3防护服用层压织物研究的历史与开发现状

1.3.1国外薄膜层压织物的发展

1.3.2国内薄膜层压织物研究的最新进展

1.4防护服用层压织物市场分析及展望

1.5论文研究的主要内容

2.层压复合织物湿传递机理分析

2.1服装湿传递性能与舒适性

2.2服装湿传递性能理论分析

2.3防水透湿织物性能要求

2.3.1织物透湿性要求

2.3.2织物防水性要求

2.4层压复合织物湿传递性能分析

2.4.1层压复合织物的几何结构

2.4.2层压复合织物防水透湿机理

2.5防水透湿薄膜透湿机理分析

2.5.1防水透湿薄膜分类

2.5.2疏水性微孔薄膜防水透湿机理分析

2.5.3亲水性无孔薄膜防水透湿机理分析

2.5.4亲水性微孔薄膜透湿机理分析

2.5.5复合膜透湿机理分析

2.5.6形状记忆无孔膜透湿机理分析

2.6层压织物实现防水透湿功能的必要条件

3.防护服性能要求及测试方法

3.1物理强力和耐久性

3.2阻隔性能测试

3.2.1防液体透过性能

3.2.2抗病毒透过性能

3.2.3过滤效率

3.3舒适性测试

3.4主要试验设备及方法介绍

3.4.1透湿性测试

3.4.2基本力学性能测试

3.4.3薄膜结构的表征及测试

4.PTFE-PU复合膜层压织物结构性能设计

4.1设计理念与原则

4.2层压织物结构及性能设计

4.3层压织物加工工艺

4.3.1 PTFE－PU复合膜加工工艺流程

4.3.2层压织物加工工艺流程

4.4综合性能测试

4.4.1试验材料

4.4.2试验设备

4.4.3试验方法

4.4.4.试验结果分析与讨论

4.5小结

5.PTFE-PU复合膜的制备及透湿性研究

5.1聚四氟乙烯(PTFE)的性能

5.2聚氨酯(PU)的性能

5.3 PTFE-PU复合膜层压织物的制备

5.3.1对PTFE膜涂覆亲水性无孔薄膜层的目的及意义

5.3.2试验材料

5.3.3试验用设备与仪器

5.3.4试验方法

5.3.5测试内容

5.4试验结果分析与讨论

5.5小结

6.层压复合织物透湿性分析与讨论

6.1试验的目的及意义

6.2试验样品

6.3试验设备及方法

6.4扫描电镜对织物表面结构的观察

6.5透湿性比较试验

6.6多层穿着时织物的透湿性研究

6.7不同类型防护服用织物对环境的适应性的测试研究

7.结论

7.1本论文所得的结论

7.2本论文的不足

参考文献

致谢

附录一符号总表

附录二在学期间发表论文

附录三学位论文知识产权声明

附录四学位论文独创性声明

附录五湿空气的密度、水蒸汽压力、含湿量和焓