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聚氨酯作为织物的涂层材料以及皮革的修饰材料已经被广泛应用在了服装制作和制鞋工业等领域。随着膜技术的飞速发展,膜材料的运用范围越来越广,具有良好导热性和服用性能的膜材料也能够被应用在智能服装领域当中,聚氨酯独特的内部结构使得聚氨酯膜具有良好的柔韧性和天然的透气性,但其自支撑力以及导热性差限制了其在此领域的运用。
本文选择聚氨酯(PU)作为成膜基体,纳米碳化硅(SiC)作为填料,对聚氨酯膜进行改性,制备出了含不同比例纳米SiC的聚氨酯/纳米SiC杂化膜。首先,针对纳米微粒极易团聚的特点,文中采用硅烷偶联剂对纳米SiC进行改性处理,并确定了物理分散工艺。其次,对成膜时的凝固浴成分以及温度做了探索研究。最后,通过浸没凝胶成膜法制备出了经纳米SiC改性的杂化膜,其中纳米SiC占PU的质量比分别为0%、3%、5%、8%、10%、15%、20%、25%,并对各种体系的膜的表面形貌、导热性、透气性、力学性能等做了深入分析。
通过不同的分散工艺对纳米SiC进行分散改性处理时,发现用占纳米SiC质量分数0.5%的偶联剂KH-550对纳米SiC进行改性后,纳米SiC的分散性能最好;聚氨酯铸膜液中溶质溶剂的质量体积比为15%时,刮膜效果最好;凝固浴温度为20℃,凝固浴组分为15%DMAc水溶液时,所成膜的表面平整且内部空腔连接均匀紧密。随着SiC与PU质量比的增加,杂化膜的拉伸强度以及导热性都随之增加,透气性能下降,亲水性好坏变化不大,断裂伸长率降低,膜的内部一直有微孔结构。SiC与PU质量比为25%的膜的拉伸强度比纯PU膜增加了233.3%,导热系数增加了213.9%,断裂伸长率减少了42.6%,透气性能减少了36.6%。所有被测试膜样品的接触角变化都不大,波动范围在5%内,且接触角都在在100°以上。
具有良好导热性能的柔性膜材料,能够应用在具有积极保暖作用的智能服装领域,同时也可以用作柔性加热板以及精密电子元件的导热外包装。