涤纶基防水透湿复合功能织物的成形及建模

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近年来,高支涤纶基布的织造技术快速突破,轻柔涤纶织物成为市场的青睐,如羽绒服面料、运动服装、户外休闲服、户外帐篷基垫等,但其防水透湿性能差,是轻柔涤纶织物广泛应用需要重点公关难点之一。本课题基于涤纶织物结合层压和静电纺丝技术制备防水透湿复合织物,设计了三种不同的防水透湿复合织物,为高防水、高透湿涤纶复合织物的制备提供设计思路和实验基础。本文围绕具有高强度与应用较广阔的涤纶织物进行研究,主要包括涤纶/PTFE/间隔织物复合织物的制备及表征、PAN纤维膜/涤纶防水透湿复合织物的制备及表征、PTFE/PU/涤纶防水透湿复合织物的制备及涤纶/PTFE多层复合织物的传湿性能建模四个部分,具体研究内容如下:(1)以涤纶织物为增强基底,选用聚四氟乙烯膜为功能膜,共聚酰胺热熔胶膜为粘结剂,通过平板硫化机层压将聚四氟乙烯膜、涤纶织物及间隔织物进行三层结构热压复合,制备出集防水防风保暖于一体的多功能复合织物。通过三因素三水平9种工艺进行正交试验,探讨了层压过程中的工艺因素(温度、时间及压强)对复合织物防水性、透湿性、粘附性、透气性等性能指标的影响,最终确定了优化工艺参数,即当层压温度为135℃,时间为15s,压强为40Pa时,复合织物的综合性能值较优。(2)以涤纶织物为增强基底,采用静电纺丝技术将PAN纤维膜纺制于涤纶织物上,再用氟硅烷对复合织物进行疏水处理。通过对不同纺丝条件下制备的复合织物进行形貌、透气性能、透湿性能、防水性能及力学性能分析,得出较优的纺丝工艺参数。在优化纺丝工艺参数下制得的PAN纤维膜/涤纶防水透湿复合织物,其透湿率为5000g·m-2·24h-1,接触角为135°。(3)以涤纶织物为增强外层,设计了一种从内到外依次以PTFE为防水透湿层/亲水性PU为导湿层/涤纶织物为透湿层三层结构的防水透湿复合织物;对用于静电纺的PU大分子进行了结构设计与制备。PU导湿层加入后,防水透湿复合织物的透湿率范围由(3536.39-4308.12)g·m-2·24h-1提升至(6122.96-7615.54)g·m-2·24h-1,透湿性能显著提高,完全可以满足人们日常生活所需;在450Pa的压差测试条件下,防水透湿复合织物的透气率小于30mm·s-1,可以抵抗10级强风;复合织物的静水压在(89.12-132.7)kPa之间,达到功能性服装≥60kPa的要求,同时也满足防水透湿织物企业标准A/B类标准;采用氟硅烷对复合织物表层进行疏水改性,改性之后表层的抗沾水等级由2级提升至5级,静态接触角由95.97°提高至135.96°,该整理层经过马丁代尔耐磨与水洗处理后,其接触角仍分别可达129.94°与121.73°,证明了该复合织物具有优异持久的抗润湿性能。(4)采用透湿杯法对聚四氟乙烯膜/涤纶复合织物的透湿率进行测量,结合织物湿传递中水蒸气扩散规律及湿阻和透湿率的相关定义进行推导计算,建立织物透湿率和湿阻的转换关系,这为后续统一用湿阻表征多层织物的透湿性能提供指标基础。根据湿阻进行单层/多层织物的湿传递研究,并用串行计算方法建立了单层/多层织物的湿传递关系,其对研究多层复合织物的透湿性能(透湿率与湿阻)具有一定的参考价值。通过多种复合方式来制备涤纶基防水透湿复合功能织物,其中自制电纺膜层的加入,极大地提高了复合织物的透湿性能及防水性能,对防水透湿复合织物的研发具有实际价值;推导确定了透湿率与湿阻的转换关系、单层织物与多层织物的湿传递关系,这对织物传湿性能的研究具有科学意义。
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