防水透湿聚氨酯薄膜的研制

郁之义，李守财，武玉学，周银春

（宁波诺尔丽化学科技有限公司，浙江宁波315204）

防水透湿聚氨酯薄膜的研制

郁之义，李守财，武玉学，周银春

（宁波诺尔丽化学科技有限公司，浙江宁波315204）

21世纪的聚氨酯服装革将向着穿着舒适化、功能化及回归自然等方向发展。各种智能织物，功能织物得到广泛的关注与发展，防水透气织物就是其中之一。本文以聚乙二醇中PO为疏水结构，EO为亲水结构，并以PBA、PPG、PEG为混合软段进行合成来提高薄膜的高透湿性、防水性及相关力学性能，从而制得综合性能优异的防水透湿聚氨酯薄膜。

聚氨酯薄膜；防水；透湿

前言

20世纪60年代以来，聚氯乙烯、氯丁橡胶及各种合成橡胶被广泛用于特殊环境用衣领域，由这些材料制成的衣物具有防水、防液体渗漏等优点，但与此同时，人体自身的新陈代谢产生的汗液却不能及时排出体外，使人产生闷热、冷湿等不舒适感，而这主要是因为此类聚合物材料缺乏“可呼吸性”造成的。

防水透湿织物即是指织物既能防雨防风，又能排汗透气，在穿着过程中使外界水在一定压力下不浸透穿越织物，而人体散发的汗液等却能以水蒸气的形式通过织物传导到外界，不会在人体表面与织物之间产生冷凝积聚，使穿着者保持干爽舒适的感觉。

以聚氨酯为原料的薄膜及涂层可巧妙地兼具防水和透湿这两个功能，同时不失自身原有的优良理化性能，是可以实现上述功效的一类较为理想的产品。防水透湿聚氨酯膜通常分为微孔透湿型、无孔亲水导湿型、微孔透湿与亲水导湿结合型、智能透湿型及多功能导湿透湿等五大类[1]。

该类产品利用聚氨酯高聚物的亲水成分提供足够的化学基团作为水蒸气分子的基石，水分子由于氢键和其它分子间作用力，在高湿度一测吸附水分子，通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一测解吸，形成“吸附-扩散-解吸”过程，达到透湿的目的。

本实验以聚乙二醇中PO（Propylene Oxide）为疏水结构，EO（Ethtlene Oxide）为亲水结构[2]，使制备的薄膜可实现高透湿性和防水性，并以PBA、PPG、PEG为混合软段参与合成来提高薄膜的相关力学性能，从而制得综合性能优异的防水透湿聚氨酯薄膜。

1实验仪器

BSM电子分析天平（邦亿精密量仪上海有限公司）；电子天平（上海升微电子有限公司）；DHG9245A烘箱（上海圣科仪器设备有限公司）；HD-B611S万能拉力机（东莞海达仪器）；恒温恒湿机（东莞泓进检测仪器有限公司）；LZ903织物透湿杯（上海罗众科技研究所）。

表1　A组实验配方表

表2　B组实验配方表

表3　C组实验配方表

2实验材料和方法

表4　D组实验配方表

2.1实验材料

二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI、烟台万华）；聚乙二醇6000（PEG6000、江苏海安石油化工厂）；聚四亚甲基醚二醇（PTMEG2000、日本三菱）；1，4-丁二醇（BDO、福建湄洲湾氯碱工业有限公司）；氮气（N2、自制、纯度≥99.99%）。

2.2实验方法

将计量的PEG、PTMRG加入装有搅拌器、温度计和氮气保护的四口烧瓶中，在105℃下真空脱水2 h后（控制水分含量≤500 ppm）降温至50℃，加入定量的MDI，70℃下预聚2 h，待NCO%接近理论值时真空脱泡1 h，加入计量的扩链剂BDO用慢速混合均匀，当温度达到100℃时，将其倒出并涂于聚四氟乙烯薄膜上厚度为0.05 mm，后放入烘箱于80℃熟化16 h。

本实验以聚醚多元醇与聚酯多元醇两两按照不同比例与MDI反应成预聚体，链延长剂用BDO，R=1.02，具体参照表1~4配方进行。

3结果与讨论

3.1材料力学性能评价

测试方法如下：以万能拉力机测试不同试样拉伸至断裂时的抗张强度，拉伸速率300 mm/min。测试结果如表5所示。

表5　力学性能测试结果

3.2透湿性测试

测试方法如下：把预先准备的100 g蒸馏水放置于一个透湿杯中，而后将用上述方法制备好的薄膜锁于透湿杯上，再将标准透湿杯以倒杯的方式置于恒温恒湿机中，温度（23±0.5）℃，相对湿度（50±1）%，风速设定0.1 m/s。测量样品1 h的质量变化。计算方法如下：

透湿度=（第一小时样品质量-第二小时样品质量）/透湿面积

再将此数据单位转换成g/cm2/24h。

透湿性测试结果如表6所示。

表6　透湿性测试结果

4结语

综上所述，利用PBA、PPG 或PEG为混合软段的聚醚型聚氨酯材料由于PBA的存在提供了较好的机械性能，又由于PEG的存在赋予其良好的亲水性和水蒸气透过性能，是一种在生物学领域有着极大应用前景的薄膜材料。从本实验结果来看A-1、A-2、A-3、A-4、B-1、B-2、C-1、C-2、C-3、D-1皆可以达到低透湿的要求，但若比较抗张强度以C-1、C-2较佳。因此从以上实验结果综合来看，C-1、C-2更适合防水透湿的要求。

[1]雷海波，罗运军，李晓萌，等.防水透湿聚氨酯织物涂层剂研究进展[J].聚氨酯工业，2010：25（6）：5-8.

[2]王新峰.防水透湿型热塑性聚氨酯共混改性及其清洁层压用复合薄膜的制备与性能的研究[D].北京：北京化工大学.

[3]陈尔凡，曹亮.PEG对聚氨酯防水透湿涂层织物性能影响的研究[J].辽宁化工，2007，36（8）：515-518.

[4]谢富，张玉清，朱长春春.防水透气聚氨酯薄膜及涂层的研究和应用 [J].化学推进剂与高分子材料，2004，2（6）：8-11.

[5]刘锦春.聚氨酯防水涂料的合成及性能 [J].青岛科技大学学报，2003，24 （6）：519-524.

Preparation of Waterproof and Moisture Permeable Polyurethane Film

YU Zhi-yi，LI Shou-cai，WU Xue-gang，ZHOU Yin-chun
（Ningbo NORLI Chemical Technology Co.，Ltd.Ningbo 315204，China）

In 21 Century，Pu garment leather will be developed in the direction of wearing comfort，function and return to nature.A variety of intelligent fabrics，functional fabrics have been widely concerned with the development of waterproof breathable fabric is one of them.The polyethylene glycol in the Po is a hydrophobic structure EO hydrophilic structure and to PBA，PPG peg for mixed soft segments were synthesized to improve film of high permeability，waterproof and related mechanical properties，so as to prepare the comprehensive performance excellent waterproof and moisture permeable polyurethane film.

PU film；waterproof；moisture permeable

TS 529.5

A

1671-1602（2016）15-0054-03