防水透濕聚氨酯薄膜的研制

郁之義，李守財，武玉學，周銀春

（寧波諾爾麗化學科技有限公司，浙江寧波315204）

防水透濕聚氨酯薄膜的研制

郁之義，李守財，武玉學，周銀春

（寧波諾爾麗化學科技有限公司，浙江寧波315204）

21世紀的聚氨酯服裝革將向著穿著舒適化、功能化及回歸自然等方向發展。各種智能織物，功能織物得到廣泛的關注與發展，防水透氣織物就是其中之一。本文以聚乙二醇中PO為疏水結構，EO為親水結構，并以PBA、PPG、PEG為混合軟段進行合成來提高薄膜的高透濕性、防水性及相關力學性能，從而制得綜合性能優異的防水透濕聚氨酯薄膜。

聚氨酯薄膜；防水；透濕

前言

20世紀60年代以來，聚氯乙烯、氯丁橡膠及各種合成橡膠被廣泛用于特殊環境用衣領域，由這些材料制成的衣物具有防水、防液體滲漏等優點，但與此同時，人體自身的新陳代謝產生的汗液卻不能及時排出體外，使人產生悶熱、冷濕等不舒適感，而這主要是因為此類聚合物材料缺乏“可呼吸性”造成的。

防水透濕織物即是指織物既能防雨防風，又能排汗透氣，在穿著過程中使外界水在一定壓力下不浸透穿越織物，而人體散發的汗液等卻能以水蒸氣的形式通過織物傳導到外界，不會在人體表面與織物之間產生冷凝積聚，使穿著者保持干爽舒適的感覺。

以聚氨酯為原料的薄膜及涂層可巧妙地兼具防水和透濕這兩個功能，同時不失自身原有的優良理化性能，是可以實現上述功效的一類較為理想的產品。防水透濕聚氨酯膜通常分為微孔透濕型、無孔親水導濕型、微孔透濕與親水導濕結合型、智能透濕型及多功能導濕透濕等五大類[1]。

該類產品利用聚氨酯高聚物的親水成分提供足夠的化學基團作為水蒸氣分子的基石，水分子由于氫鍵和其它分子間作用力，在高濕度一測吸附水分子，通過高分子鏈上親水基團傳遞到低濕度一測解吸，形成“吸附-擴散-解吸”過程，達到透濕的目的。

本實驗以聚乙二醇中PO（Propylene Oxide）為疏水結構，EO（Ethtlene Oxide）為親水結構[2]，使制備的薄膜可實現高透濕性和防水性，并以PBA、PPG、PEG為混合軟段參與合成來提高薄膜的相關力學性能，從而制得綜合性能優異的防水透濕聚氨酯薄膜。

1實驗儀器

BSM電子分析天平（邦億精密量儀上海有限公司）；電子天平（上海升微電子有限公司）；DHG9245A烘箱（上海圣科儀器設備有限公司）；HD-B611S萬能拉力機（東莞海達儀器）；恒溫恒濕機（東莞泓進檢測儀器有限公司）；LZ903織物透濕杯（上海羅眾科技研究所）。

表1　A組實驗配方表

表2　B組實驗配方表

表3　C組實驗配方表

2實驗材料和方法

表4　D組實驗配方表

2.1實驗材料

二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI、煙臺萬華）；聚乙二醇6000（PEG6000、江蘇海安石油化工廠）；聚四亞甲基醚二醇（PTMEG2000、日本三菱）；1，4-丁二醇（BDO、福建湄洲灣氯堿工業有限公司）；氮氣（N2、自制、純度≥99.99%）。

2.2實驗方法

將計量的PEG、PTMRG加入裝有攪拌器、溫度計和氮氣保護的四口燒瓶中，在105℃下真空脫水2 h后（控制水分含量≤500 ppm）降溫至50℃，加入定量的MDI，70℃下預聚2 h，待NCO%接近理論值時真空脫泡1 h，加入計量的擴鏈劑BDO用慢速混合均勻，當溫度達到100℃時，將其倒出并涂于聚四氟乙烯薄膜上厚度為0.05 mm，后放入烘箱于80℃熟化16 h。

本實驗以聚醚多元醇與聚酯多元醇兩兩按照不同比例與MDI反應成預聚體，鏈延長劑用BDO，R=1.02，具體參照表1~4配方進行。

3結果與討論

3.1材料力學性能評價

測試方法如下：以萬能拉力機測試不同試樣拉伸至斷裂時的抗張強度，拉伸速率300 mm/min。測試結果如表5所示。

表5　力學性能測試結果

3.2透濕性測試

測試方法如下：把預先準備的100 g蒸餾水放置于一個透濕杯中，而后將用上述方法制備好的薄膜鎖于透濕杯上，再將標準透濕杯以倒杯的方式置于恒溫恒濕機中，溫度（23±0.5）℃，相對濕度（50±1）%，風速設定0.1 m/s。測量樣品1 h的質量變化。計算方法如下：

透濕度=（第一小時樣品質量-第二小時樣品質量）/透濕面積

再將此數據單位轉換成g/cm2/24h。

透濕性測試結果如表6所示。

表6　透濕性測試結果

4結語

綜上所述，利用PBA、PPG 或PEG為混合軟段的聚醚型聚氨酯材料由于PBA的存在提供了較好的機械性能，又由于PEG的存在賦予其良好的親水性和水蒸氣透過性能，是一種在生物學領域有著極大應用前景的薄膜材料。從本實驗結果來看A-1、A-2、A-3、A-4、B-1、B-2、C-1、C-2、C-3、D-1皆可以達到低透濕的要求，但若比較抗張強度以C-1、C-2較佳。因此從以上實驗結果綜合來看，C-1、C-2更適合防水透濕的要求。

[1]雷海波，羅運軍，李曉萌，等.防水透濕聚氨酯織物涂層劑研究進展[J].聚氨酯工業，2010：25（6）：5-8.

[2]王新峰.防水透濕型熱塑性聚氨酯共混改性及其清潔層壓用復合薄膜的制備與性能的研究[D].北京：北京化工大學.

[3]陳爾凡，曹亮.PEG對聚氨酯防水透濕涂層織物性能影響的研究[J].遼寧化工，2007，36（8）：515-518.

[4]謝富，張玉清，朱長春春.防水透氣聚氨酯薄膜及涂層的研究和應用 [J].化學推進劑與高分子材料，2004，2（6）：8-11.

[5]劉錦春.聚氨酯防水涂料的合成及性能 [J].青島科技大學學報，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