防寒透汽面料STR-1的制备及性能*

上海市纺织科学研究院有限公司， 上海 200082

防寒透汽面料是一种既能防雨防风，又能排汗透汽的面料，其在穿着过程中可使水在一定压力下不浸透面料，而人体散发的汗液等却能以水蒸气的形式通过面料传导到外界，使得水分不在人体皮肤与面料之间冷凝积聚，可令穿着者保持干爽与温暖。目前，多个行业在生产过程中涉及低温环境，如食品加工业、冶金工业、电子工业、医疗行业、电力行业等。低温环境下的人员防护十分重要，市面上有各式防寒耐低温产品，如耐低温防护服、防寒手套、防护靴、防寒面罩等[1-2]。防寒透汽面料STR-1由上海市纺织科学研究院有限公司研制，其具有优异的防寒、透汽、耐磨、柔韧和黏附性能，且面料涂层的分子结构可调性高，这有利于改良和开发系列化产品。相比真皮面料，防寒透汽面料STR-1具有成本低廉的优点。本文对防寒透汽面料STR-1的制备及性能进行介绍，并与某市售防寒透汽布进行对比。

1 防寒透汽面料STR-1的制备

目前，防寒透汽面料STR-1已经进入产品完善阶段，产品的研发涉及基布、涂层材料和涂层工艺共3方面。

1.1 基布

针刺法生产的超细纤维非织造布具有手感柔软、蓬松、穿着舒适、透汽性好、弹性优良、强度高的特点。防寒透汽面料STR-1的基布选择针刺超细纤维非织造布，其纤维的主要成分为涤纶和锦纶。涤纶和锦纶具有良好的耐霉菌性能，且不缩水和变形。

1.2 涂层材料

市面上具有透汽功能的聚氨酯涂层织物一般是通过湿法涂层技术自然形成的微孔结构来实现其透汽性。涂层前先将聚氨酯浆料与二甲基甲酞胺(DMF)等能溶于水的物质混合；涂层后，涂层经水浴固化，水将DMF等从涂层中溶解出，使得涂层形成具有连续多孔的多层结构，水气分子可透过这种微孔结构。

防寒透汽面料STR-1所用涂层为含亲水基团的脂肪族聚醚氨酯涂料。涂料分子结构中含大量亲水基团，亲水基团吸收水气分子后将其迁移到水气不饱和的一面，从而实现涂层的透汽性。

1.3 涂层工艺

采用湿法涂层工艺无法加工出具有防滑功能的带花纹涂层织物，而对于防护用品，防滑性能尤为重要。

防寒透汽面料STR-1采用带花纹的离型纸干法转移涂层技术，所得防寒透汽面料STR-1表面带有清晰的花纹，且花纹纹路形式多样，因而具有一定的防滑性能和标记功能，并且由干法转移涂层技术制成的涂层无气泡、麻点、脱层等缺陷，成品率较高。

2 关键性技术

防寒透汽面料STR-1属于一种聚氨酯涂层织物，其主要特点是具有优异的耐寒性能。-40 ℃的冲击法脆化温度测试结果显示，防寒透汽面料STR-1未被破坏。而市面上具有透汽功能的聚氨酯涂层织物的耐寒标准一般为-20 ℃。

防寒透汽面料STR-1的涂层材料是二异氰酸酯与聚醚、多元醇共聚产生的亲水性聚醚氨酯。该亲水性聚氨酯的分子链中，刚性段和柔性段相间排列。在交联剂的作用下，聚氨酯分子胶链受氢键作用，刚性段相互靠拢形成节点，使得链与链之间不能相互滑动，从而形成热固性网状薄膜。分子链中柔性段为聚醚和聚酯二醇，大量的亲水基团使得薄膜具有较好的透汽和透湿性能。涂层的透湿能力依赖于薄膜两侧的水气压差，水气定向迁移的驱动力为薄膜内水气分子的浓度梯度[3]。水气分子首先吸附在涂层湿度较高一侧的表面，再在涂层内部依据溶解-扩散机理向湿度较低的一侧迁移，最后在涂层低湿度一侧的表面解吸。

防寒透汽面料STR-1的涂层材料中醚键含量较高，较高的醚键浓度使得水气分子沿“分子阶梯”传递时的阶梯间隔较小，因而更加容易迁移；同时，当涂层与水气接触时，水气分子会向其内部扩散、渗透，醚键含量越高，涂层的溶胀就越明显，涂层的透汽能力就越强，并且这些分子特性不会随着环境温度的降低而下降，从而使得面料能够在低温环境下保持良好的透汽性能。

在防寒透汽面料STR-1涂层的研发过程中通过从多种低聚物多元醇、多元酸酯、聚多异氰酸酯中选择不同反应物，以不同配比、反应方式、反应条件进行加成反应，制成不同类型的涂层浆料，其中涂料的主要成分是酯型聚氨酯和醚型聚氨酯。这两种聚氨酯涂层浆料性能存在一定差异，表1对其耐日光、耐温水、耐低温、耐霉菌性能进行对比。根据表1，本研究最终选择醚型聚氨酯作为涂层材料。

表1 酯型聚氨酯和醚型聚氨酯涂层材料性能对比

利用聚四氢呋喃醚二醇、共聚醚二醇、聚氧化丙烯醚二醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、二异氰酸酯、丁二醇、乙二醇及其他脂肪族多元醇、二甲基甲酞胺、四氢呋喃等交联剂作为合成涂层浆料的原料，选用二官能聚醚、二异氰酸酯和脂肪族多元醇进行反应制得共聚物，最终合成含亲水基团的脂肪族聚醚氨酯。

3 防寒透汽面料性能

作为可与人体接触的功能性面料，防寒透汽面料STR-1具有透汽性、耐湿热、耐日光和耐霉菌性能。为评估笔者公司所制备的防寒透汽面料STR-1的性能，特与市面上某防寒透汽布进行了对比，结果如表2所示。

表2 同类型防寒透汽面料性能对比

注：样品表面未经消毒处理，且未接菌种；冲击法脆化温度测试条件为无水乙醇浸泡3 min，测试温度为-40 ℃。

由表2可知，与市面上某防寒透汽布产品相比，防寒透汽面料STR-1具有同等的耐霉菌效果，但STR-1在低温脆性试验中表现出色，即对比产品在-22 ℃时测试结束，而防寒透汽面料STR-1在-40 ℃时表面仍未出现破坏现象。同时，防寒透气面料STR-1的透湿性(即透汽性)、耐光色牢度、断裂强度、断裂伸长率等指标更为出色。从生产工艺角度来看，防寒透汽面料STR-1采用干法转移涂层技术，生产过程更加环保。

4 结语

防寒透汽面料STR-1的出现刷新了聚氨酯涂层织物的耐寒记录，使得具有透汽功能的聚氨酯涂层织物的耐低温极限从-20 ℃降低至-40 ℃，且在-40 ℃时，防寒透出面料STR-1仍未被破坏。面料成品的耐日光、耐温水、耐霉菌性能较好，强度较高，耐寒效果好，穿着舒适，且面料表面有清晰纹路，防滑性能良好，可广泛应用于低温防护产品领域。