防水透湿织物(Water proof and Moisture Permeable Fabric)也叫防水透气织物,在国外又称“可呼吸织物”(Waterproof,Windproof,and breathable fabric WWB),它是世界纺织业不断向高档次发展的集防水、透湿、防风和保暖性能于一体的独具特色的功能织物。这种织物不仅能满足严寒雨雪、大风天气等恶劣环境中人们活动时的穿着需要(如冬季军服等),也适用于人们日常生活对雨衣等的要求,具有广阔的发展前景。防水透湿织物发展过程的主线是涂层和层压织物,辅线是高密织物的发展。涂层织物和层压织物由于其可以达到很高的防水透湿性,又可按需要提供不同档次(如高防水、低透湿型;低防水、高透湿型等)、不同要求(如保温、迷彩、阻燃等)的产品而占据市场的主导地位。高密织物虽无法达到很高的防水性,但其优越的手感、良好的透湿性,使其在市场上仍占有一席之地。
R.W.Gore于1969年研制成功GORE-TEX。这种材料是以聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,简称PTFE)树脂为原料,经拉伸形成的微孔薄膜。薄膜厚度约为25μm,气孔率为82%,每平方厘米有14亿个微孔,平均孔径为0.14μm,孔径范围0.2μm~5μm,小于轻雾的最小直径(20μm~100μm),而远大于水蒸气分子的直径(010003μm~0.0004μm),使水蒸气能通过这些永久的物理微孔通道扩散,同时水滴不能通过,而且PTFE薄膜是拒水的,因而这样的薄膜具有优良的防水透湿性能。 美国高尔公司于1976年试制成功用PTFE薄膜与织物进行层压复合制得的第一代商品名为Gore-Tex的防水透湿层压织物,它具有优越的防水透湿性能。但是,用第一代Gore-Tex膜制成的服装随着服用时间的增长,防水透湿效果逐渐变差,甚至会出现面料渗水的现象。为此,1979年日本润工社和高尔公司合作,推出第二代PTFE膜。它是由PTFE膜和聚氨酯构成的双组分薄膜,聚氨酯组分具有高度选择透过性,它仅让水蒸气分子通过,其他的液体都不能通过,克服了第一代产品的缺点。 第二代Gore-Tex层压织物其透湿量大,耐水压最高,综合性能最好,是目前市场上公认的最先进的防水透湿织物。尽管水不能穿透薄膜,但织物表面会被水润湿或吸收水分,增加衣服重量并有潮湿之感,也影响透湿,因此织物通常都经过拒水处理,保证面料淋水后不被润湿。 由于聚氨酯(以下简称PU)本身的物理性能尤其弹性、手感、机械力学性能较好以及相对低的加工成本,因而以PU为主体的防水透湿涂层织物的研究和产品开发一直很活跃。1962年拜耳(Bayer)试验室发明了具有水汽渗透性亲水性聚氨酯。20世纪60年代后期到70年代初开始研制PU微孔涂层织物和亲水PU薄膜织物,到80年代中期,国外有关产品已有几十个品牌,例如日本东丽(toray)公司湿法凝固工艺生产的微孔PU涂层织物Entrant;比利时UCB Specialty Chemicals/B公司相位倒置工艺生产的微孔PU涂层织物Ucecoat2000(s)以及亲水PU涂层织物Ucecoat NPU;德国Bajer公司生产的亲水PU涂层织物Impraerm等。
由于Gore2Tex层压织物在军用、商业和技术上的成功,触发了对聚合物涂层的研究和开发工作的大量增加。20世纪80年代中后期开始,采用聚氨酯材料或不同类型的聚氨酯复合、聚醚聚酯共聚物等制成的非微孔膜型材料(亲水性薄膜)的研究异常活跃,新工艺,新品种不断面世。典型产品有荷兰AKZO公司的Sympatex层压织物;美国宝立泰国际股份有限公司的Qualitex多功能防水透湿织物等。 Qualitex薄膜是以聚氨酯为主,近十种化学原料反应合成的多相高分子材料,属无孔亲水性薄膜。薄膜在吸水后,仍能保持良好的机械性能,从而解决了薄膜的亲水性与薄膜牢度的矛盾,其织物的防水透湿性能接近聚四氟乙烯层压织物。 Sympatex薄膜属聚酯嵌段高聚物制成的没有微孔的实心体,这样液体完全不能透过薄膜而透湿途径也不会被堵塞。其厚度仅为10μm,而一般涂层的厚度达70μm~100μm,因此Sympa2tex具有重量轻、手感柔软和水蒸气由里向外的距离短等优点。 另外,据报道日本尤尼奇卡公司已在世界上率先开发微孔聚氨基酸涂层材料,美国一家公司也开发出聚偏氟乙烯涂层材料,涂层微孔平均直径仅0.1μm。
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