防水透湿型膜复合面料的制备及其性能表征_葛爱雄.pdf

纺织检测与标准（2022 No.6）检测技术防水透湿型膜复合面料的制备及其性能表征葛爱雄1，赵艳娇2，徐卫红3 1.新兴际华（北京）材料技术研究院有限公司，北京 100000；2.际华集团股份有限公司系统工程中心，北京 100160；3.张家港市宏裕新材料有限公司，江苏 张家港 215000摘要：近年来，防雨雪系列产品因生活需求多元化、环境复杂化及多变性而备受青睐。这对目前国内市场上相关材料提出了新要求，尤其是在功能性、舒适度和降成本等方面。阐述了细旦高强涤纶PU防水透湿型膜复合面料的制备情况，并对其进行了性能测试。结果表明，细旦高强涤纶PU防水透湿型膜复合面料的初始静水压200 kPa，洗涤50次后静水压100 kPa，透湿量6 000 g/（m2 d），面密度175 g/m2，轻质，具有较好的防暴雨效果。关键词：细旦高强涤纶；复合面料；静水压；透湿量中图分类号：TS107文献标志码：A文章编号：2096-613X（2022）06-0018-04Preparation and performance characterization of waterproof permeable membrane composite fabricGE Aixiong1,ZHAO Yanjiao2,XU Weihong31.Xinxing Cathay International Jihua(Beijing)Materials and Technology Institute Co.,Ltd.,Beijing 100000,China;2.System Engineering Center of Jihua Group Co.,Ltd.,Beijing 100160,China;3.Zhangjiagang Hongyu New Material Co.,Ltd.,Zhangjiagang 215000,Jiangsu,ChinaAbstract:In recent years,rainproof and snowproof products are favored because of the diversity of living needs,the complexity and variability of the environment.New requirements for relevant materials inthe current domestic market were puts forward,especially in terms of functionality,comfort,cost reduction and so on.The preparation of fine denier high-strength polyester PU waterproof and moisture permeable membrane composite fabric was described,and its performance was tested.The resultsshowed that the initial hydrostatic pressure of fine denier high-strength polyester PU waterproof andmoisture permeable membrane composite fabric was 200 kPa,after 50 times of washing,the hydrostatic pressure was 100 kPa,the moisture permeability was 6 000 g/（m2 d）,and the surface densitywas175g/m2.It was light and had a good rainproof effect.Key words:fine denier high strength polyester;composite fabric;static water pressure;permeability tomoisture收稿日期：2022-06-07作者简介：葛爱雄（1984），男，硕士，工程师，主要从事加热系列、智能可穿戴、人工智能应用等方面的研究工作。0前言科技创新为开发新一代新需求、高质量的产品提供了可能性。经调研发现，随着疫情、环境等态势的复杂化，人们对市场上流行的产品质量提出了新的要求。“专精特新”作为“十四五”规划的目标，各科研领域机构已展开关键技术及难点的攻坚，作为军工企业典型代表，本文将对解决雨衣闷热不舒适，不耐储存、漏雨等关键问题展开研究1-3。本文采用的防水透湿型膜是基于亲水基团内外层转移来实现透湿性能的。1试验1.1材料聚氨酯树脂 100份，纳米填充料1020份，表面18DOI:10.19391/31-2117.2022.06.011防水透湿型膜复合面料的制备及其性能表征纺织检测与标准（2022 No.6）活性剂 1.01.5 份，泼水剂 0.52 份，色浆 58 份，DMF 4050份；切片特性黏度0.650.68 dL/g；干燥水分0.005%。1.2仪器及设备TN1618型静水压仪；SATRA-TM9型透湿杯及附件；XJ830型等速伸长试验仪；MS-104TS型天平；JT-QJ-6型切割器；YG777A型通风式干燥箱；离型纸等。1.3防水透湿型膜复合面料的制备1.3.1防水透湿膜材的制备（1）PU浆料配方。按照质量份计，涂覆液的组成如下：聚氨酯树脂 100份，纳米填充料1020份，表面活性剂1.01.5份，泼水剂0.52份，色浆58份，DMF 4050份。将PU浆料直接涂覆在离型纸上。（2）PU涂覆工艺。涂覆后在凝固槽内凝固、清洗，在烘箱中经过预热、烫平，再以160 烘干并通过隔套冷却基布至常温。涂覆工艺流程见图1。图1PU膜涂覆工艺流程在PU涂覆研制期间，历经3次试验阶段，通过尝试多种工艺和配方，最终确定了上述实施方案。在第一次试验阶段，尝试2层、2.5层、3层的不同工艺进行对比，共试验8次。采用湿法转移膜、湿法涂层、干爽印花、PUR复合等多种形式结合，整体试验结果：采用3层结构时最好，洗前洗后静水压达到设定目标，但透湿量未能满足要求。在第二次试验阶段，定型结构为3层工艺，洗后水压提高为50次洗后，共试验6次。采用涤纶面料+湿法转移膜+PUR复合，洗前水压和洗后水压微调，透湿略量下降。在第三次试验阶段，确定面布材料涤纶，第3层底布为20 D涤纶特立可得，共试验3次，整体指标均达标，基本确定了工艺配方。1.3.2基布材料制备选取99.7/0.3 的涤纶/导电丝纤维面料，织物规格为75D150D，525根/10cm340根/10cm，2/2，幅宽150 cm。涤纶长丝制备工艺流程见图2，织造工艺流程见图3，印染工艺采用圆网印花。图2涤纶长丝制备工艺流程涤纶织物坯布规格为：经纱：75 D/24 F P FDY FD 高强纬纱：（75 D/24 F2）P FDY FD 高强经纱密度：9 480根/2.54 cm纬纱密度：33根/2.54 cm织物组织：2/2图3织造工艺流程1.3.3防水透湿型膜复合面料制备在细旦高强涤纶面料与PU复合时，将已涂覆PU膜的基布面料上涂覆一层热熔胶后，与20 D涤纶经编布进行贴合，贴合后经24 h自然固化后进行收卷，具体复合工艺见图4。图4复合工艺流程贴合是复合工艺的关键，因为普通油性胶中的溶剂不环保，会影响PU湿法转移膜的功能性，故采用湿气固化反应型热熔胶贴合技术。最初采用的工艺流程：印花布浸轧防泼水剂贴合PU湿法转移膜熟成贴合针织布熟成成品面料。经多次试验、比对，复合面料关键指标基本达到要求，见表1。但该面料手感偏硬，抖动时声音明显。19纺织检测与标准（2022 No.6）表1试验指标性能试验编号12345678面密度/（gm-2）173.7174.8170.9174.2178.0171.4184.1171.1静水压/kPa洗前20 00020 00020 00020 00016 41217 11213 89016 02050次水洗后8 0346 4715 1356 0252 0246 0705 0508 780透湿量/（gm-2d-1）9 40610 8566 7687 34010 96011 1408 1909 700透气率/（mms-1）1.40.90.00.02.31.73.02.9沾水/级洗前55554.54.54.54.520次水洗后002.501111经分析可知，坯布的设计、前处理和印花等都不是影响面料手感的主要因素。前期试验工序检查发现，为了提高耐洗性，面料在贴合前使用防泼水剂时，手感已变差，因此决定采用在面料复合后，在单面使用防泼水剂的方法。这样可以减少防泼水剂及树脂的用量，对改善手感有一定的作用，同时也有利于PU湿法转移膜贴合牢度的提升，稳定了耐水压指标。具体贴合工艺调整：印花布贴合PU湿法转移膜熟成贴合针织布熟成上防泼水剂成品面料。经多次试验，对调整工艺后面料指标性能进行比对，经处理工艺后的多次试验指标性能见表2。由表2发现，经过后泼工艺，面料手感有一定改善，但是还不能达到理想状态，由此对试样手感提出了更高的要求。表2处理工艺后多次试验指标性能试验编号1234面密度/（gm-2）171.1166.0173.9172.7静水压/kPa洗前20 00020 00020 00020 00050次水洗后18 18010 00016 94017 920透湿量/（gm-2d-1）7 8897 4908 2048 175透气率/（mms-1）2.915.02.12.0沾水/级洗前45455520次水洗后3.543.52.5为解决上述问题，使用防泼水剂后的烘干时间得到延长。为了解决面料的尺寸稳定性，采取了贴合前蒸汽预缩及成品布的汽蒸工艺。PU湿法转移膜复合工艺流程见图5。图5优化后PU湿法转移膜复合工艺流程图1.4性能测试1.4.1静水压性能测试依据GB/T 47442013 纺织品 防水性能的检测和评价 静水压法 中规定方法进行测试。按照GB/T 86292017 纺织品 试验用家庭洗涤和干燥程序 规定方法洗涤，洗涤 50 次后，再按照 GB/T47442013测试静水压。1.4.2其他物理性能透湿性、透气率、断裂强力、撕破强力、面密度、耐湿热老化、表面拒水性、耐磨性和色牢度等性能依据相应的国家标准、行业标准进行测定。透湿性能按照 GB/T 127042009 纺织品 织物透湿性试验方法；透气率性能依据GB/T 54531997 纺织品织物透气性的测定；断裂强力采用GB/T 3923.12013 纺织品 织物拉伸性能 第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）；撕破强力基于GB/T 3917.32009 纺织品 织物撕破性能 第3部分:梯形试样撕破强力的测定；面密度按照GB/T 46692008 纺织品 机织物 单位长度质量和单位面积质量的测定；耐湿热老化性能依据FZ/T 010082008 涂层织物 耐热空气老化性的测定；表面拒水性采用GB/T 47452012 纺织品 防水性能的检测和评价 沾水法；耐磨性基于ASTM20防水透湿型膜复合面料的制备及其性能表征纺织检测与标准（2022 No.6）D38842009 纺织品耐磨性的标准试验方法（旋转平台，双头法）（荷重250 G砂轮）；耐光等色牢度按照国家标准规定方法测试。2结果与讨论防水透湿型膜复合材料测试结果见表3。表3防水透湿型膜复合材料测试数据表序号12345678910111213检测项目面密度静水压湿热老化性能透湿量透气率撕裂强度断裂强度表面拒水性耐磨性耐洗色牢度耐汗渍牢度耐摩擦色牢度耐光色牢度初始洗50次经纬经纬洗前洗20次干摩湿摩单位g/m2kPakPag/（m224 h）mm/sNNNN级级次级级级级级测试数值及允差17520