[发明专利]一种防水透湿纳米纤维复合膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种防水透湿纳米纤维复合膜的制备方法，属于纺织材料技术领域。本发明以聚丙烯腈为主要原料，并添加聚偏氟乙烯和聚氨酯，制备一种防水透湿纳米纤维复合膜，以聚丙烯腈纳米纤维制备的防水透湿膜具有高孔隙率、细纤维直径、小孔径的特点，有效提高纤维膜的防水透湿效果，将聚丙烯腈与聚偏氟乙烯和聚氨酯通过溶液共混纺丝初步得到疏水性的微孔膜，并结合加热处理得到具有一定熔接结构的防水透湿膜，有效防止了液态水的渗透，聚氨酯是一种嵌段聚合物，在大分子链段上存在的亲水性基团等极性基团为水汽转移提供了载体，同时链段上的疏水基团也使聚氨酯一定的疏水性能，加入聚氨酯可以赋予纳米纤维复合膜优异的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种防水透湿纳米纤维复合膜的制备方法，属于纺织材料技术领域。

背景技术

消防服是保护一线救援人员人身安全的一种特殊的功能性服装。其作用是阻止各种形式的热（对流热、传导热、辐射热以及热蒸汽等）侵入服装内侧，保护人体不受到伤害。国内典型消防类热防护服装为多层结构，由内及外依次为隔热层、汽障层和阻燃外层。其中，汽障层由防水透湿膜与底层织物复合而成，其作用是防止外部高温消防用水渗入衣服内层烫伤人体，而且又能让人体汗汽及时排除，保证其穿着舒适性。因此膜的防水透湿功能是影响消防员个体安全以及着装热湿舒适性的关键因素。

所谓防水透湿，是指能阻止液态水分子通过，同时保持水蒸汽自由透过的性质。具有防水透湿性能的薄膜，或者薄膜类层压织物又被称之为可呼吸织物。按照透湿机理，可将透湿膜分为两类：微孔膜和无孔亲水膜。

防水性是指薄膜或者膜面料阻止一定压力或动能的液态水透过的性能。微孔膜的防水透湿机理，是利用薄膜自身的孔径介于水滴与湿气之间，在阻隔外界水滴的同时，水蒸汽可以通过曲折的孔道扩散到外界。从宏观物理学角度判断，将材料表面孔径控制在一定范围（0.2~20µm）即可。

无孔膜的透湿过程与微孔防水透湿薄膜存在明显的差异，无孔亲水膜的透湿原理是利用膜内部特殊的亲水性链段或亲水性基团，将人体产生的汗汽从湿度高的一面经过吸湿—扩散—放湿的过程输送到湿度低的一面，从而达到透湿目的。

就防水透湿材料而言，还应具有良好的拒水性能，否则水蒸汽润湿膜面，膜表面形成水膜，会严重阻碍的水蒸汽向外流通，从而使服装内产生闷热和发粘的不舒适感。

根据实际应用情况，防水透湿膜一般可以分为单层膜和复合膜两大类。其中，单层膜包括单层微孔膜和单层致密的亲水膜。

微孔膜表面存在大量直径一般小于2µm细小连续贯通的微孔，以确保微孔膜的防水透湿性能。微孔类防水透湿膜具有较好的防水、透湿、透气性能，以及较好的手感。但加工工艺较为复杂，对涂层剂和设备有一定要求。此外，在使用过程中极易吸附尘埃，造成微孔堵塞沾污，导致防水透湿性能下降。而且微孔在受到外力作用时，微孔尺寸变大，薄膜易被破坏，缩短了织物的使用寿命。同时，微孔膜的防风性也较差。

致密亲水膜的基本树脂是由一组软链段和硬链段沿着大分链交替排列的共聚物组成，硬链段和软链段沿着大分子链交替排列。亲水性组分构成的软链段部分，能吸附水气大分子，并向外传输。化学结构和交联程度决定了亲水膜的透湿性能，一般来说，薄膜厚度越小，膜透湿性越好。无孔亲水膜不存在微孔，液态水不能通过，因此拥有较高的耐静水压，具有优异的防风性能。而且无孔膜具有更广泛的耐化学、溶剂性能，由于膜轻薄柔软，使得层压织物的手感较接近于最初的单层纺织品。但与微孔透湿织物相比，产品的透湿性相对较差。另外，通过无孔亲水膜的透湿机理不难发现，膜在导湿之前首先发生的是亲水基团对湿分的吸附蓄积过程，因而膜易发生润湿溶胀，易产生湿冷感，且当湿层压织物相互摩擦是会产生刺耳的噪声。