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防水透湿层压织物的性能研究与开发 摘要 本文选用几块国内外层压织物进行结构和性能分析，由此选购了几种用于层压复合的 面料、里料，随后分别用氟系、硅系拒水剂对面料进行拒水整理，再对拒水整理后的面料 进行等离子处理。利用透气仪、沾水仪、静电衰减仪、k e s f b 系统等测定了整理前后各 面料的一系列性能。购置p t f e ( 聚四氟乙烯) 微孔薄膜，并以聚对苯二甲酸丙二酯( p t t ) 和聚氨酯( p u ) 为原料制得电纺膜，对p t f e 膜和电纺膜的相关性能进行了表征。选择五 个影响因子进行正交试验，探索层压复合的优化方案。 实验结果表明，拒水整理后的面料拒水效果显著，但不耐水洗；等离子处理使织物表 面能降低，可粘合性提高；电纺膜与p t f e 膜相比，防风性、透湿性相当，耐静水压性较 弱。正交试验得出：层压宜选用硅系拒水剂整理并经等离子处理的面料，采用p e 粘合剂， 面料、里料与膜间的涂胶量分别为3 0 9 m 2 、2 0 9 m 2 。 关键词：防水透湿层压织物拒水整理等离子处理静电纺丝 t h e s t u d ya n dd e v e l o p m e n t a b o u t t h er 气b r i co f 硝t e r p r o o fa n d m o i s t u r ep e r m e a b l el a m i n a t e d a b s t r a c t s e v e r a ld o m e s t i ca n df o r e i g nl a m i n a t e df a b r i c ss e l e c t e dw e r ec a r r i e do nt h es 仃u c 向1 i ea n d p e r f o r m a n c ea n a l y s i s ，s ot h eo u t e rl a y e ra n dl i n i n gf a b r i c s w e r ec h o s e nf o rl a m i n a t i o n t h eo u t e r l a y e rf a b r i c sw a st a k e nw a t e rr e p e l l e n tf i n i s h i n gb yo r g a n i cf l u o r i n eo ro r g a n i cs i l i c o n ，t h e nw a s d e a l tw i t hp l a s m a t h ep e r f o r m a n c e so fp r o c e s s e da n db n - p r o c e s s e df a b r i c sw e r et e s t e db ya i r p e r m e a b i l i t yi n s t r u m e n t ，s p r a yr a t i n gt e s t e r , s t a t i ch o n e s t m e t e ra n dk e s - f bs y s t e me t e t h e p t f e ( p o l y t e t r a f l u o r o e t h y l e n e ) m i c r o p o r o u s m e m b r a n e sw e r ep u r c h a s e d ，a n d s o m e p e r f o r m a n c e so fp t t a n dt h ep ue l e c t r i cs p i n n i n gm e m b r a n e ss p u n b ym y s e l fw e r ea l s ot e s t e d i no r d e rt oe x p l o r et h ec o m p o u n dc r a f t ，w eu s eo r t h o g o n a lt e s tb a s e do nf i v ei m p a c tf a c t o r st o t a k ep e r f o r m a n c et e s to nd i f f e r e n tc o m p o u n dp r o d u c t t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tw a t e rr e p e l l e n te f f e c to ft h ef a b r i c si sr e m a r k a b l ei fi ti s f i n i s h e db yw a t e r r e p e l l e n t s ，b u tt h ew a s h - r e s i s tp e r f o r m a n c ew i l lb ew o r s e p l a s m ap r o c e s s i n g r e d u c e st h er e l a t i v es u r f a c ee n e r g yo ft h ef a b r i cb u ti m p r o v et h ea d h e s i o n ；t h ee l e c t r i cs p i n n i n g m e m b r a n e sh a v et h ee q u a la i rp e r m e a b i l i t ya n dm o i s t u r ep e r m e a b i l i t yw i t hp t f em e m b r a n e s b u tw e a k e rd u r a b l eh y d r o s t a t i cp r e s s u r ea b i l i t y o r t h o g o n a lt e s ts h o w st h a tt h eb e s tl a m i n a t i o n p r o j e c ti s ：t a k ew a t e rr e p e l l e n tf i n i s h i n gb yo r g a n i cs i l i c o n , t a k ep l a s m ap r o c e s s i n g , u s ep e a ( m e s i v e t h ea m o u n to fa d h e s i v eb e t w e e nt h eo u t e rl a y e r , t h el i n i n ga n dt h em e m b r a n e si s r e s p e c t i v e l y3 0 9 m z 、2 0 9 m k e yw o r d s ：w a t e r p r o o fa n dm o i s t u r ep e r m e a b l e ，l a m i n a t e dt e x t i l e ，w a t e rr e p e l l e n tf i n i s h , p l a s m ap r o c e s s i n g ，e l e c t r o s p i n n i n g i l 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 娩两仟 日期：冲i 谰修日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅、借阅和复印；学校可以将学 位论文的全部或部分内容公开或编入有关数据库进行检索，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书。 学位论文作者签名： 导师签名： 陶华 f 珊童 日 日 ￥ 9 月 月 2 年 年 b，d1 唧1 2 期 期 日 日 h u青 _ ，j 一 月i j 青 随着人们生活水平的不断提高和纺织工业的进步，传统纺织品遮体、御寒的基本功能 已不能满足人们的需要，而各种智能化、功能化的纺织品得到了广泛的关注与发展。在日 常生活和工作中，人们不可避免地处于一些恶劣的气候或环境中，如探险、医用、执行军 事任务、野外游玩等，这就要求我们的服装能够在特殊的条件下满足特定的功能，同时仍 不失其原有的舒适性。防水透湿性的服装就是其中一个突出的例子，它一方面要阻止雨雪 的渗透，另一方面又要让人体的汗液以气体的形式通过面料排出。 防水透湿织物的开发、使用在欧美和日本等先进国家已有三十多年的历史。由美国 w l g o r e 公司生产的聚四氟乙烯微孔薄膜与织物层压后形成的防水透湿织物g o r e t e x 被 世界公认为是最先进的防水透湿织物，一直占领着运动服、宇航服、军服等产品的主要市 场。我国对防水透湿织物的研究起步较晚，但也有许多企业从事该类产品的生产，为了使 我国产品能尽早赶上国际先进水平，增加产品竞争力，当务之急是研究、开发新型的防水 透湿织物。 由纳米纤维制成的电纺膜具有比表面积大、孔隙率高、孔径小的特点，能实现防水透 湿及阻挡细菌的功能，选用特殊材料、添加剂制成的电纺膜，还可以实现其它一些意想不 到的效果。所以采用电纺膜作层压织物的功能膜可以制成集更多功能于一体的纺织品。 本文对所选国内外层压织物的性能进行研究，选用几种面料、里料、粘合剂和p t f e 微孔膜制作防水透湿的层压织物，采用正交试验探索复合工艺；初步探索静电纺丝技术制 作功能膜的工艺，尝试用电纺膜替代p t f e 微孔膜做层压织物的中间层。 1 文献综述 1 。1 防水透湿织物概况 1文献综述 1 1 1 防水透湿织物的含义 防水透湿织物( w a t e r p r o o f a n dm o i s t u r ep e r m e a b l ef a b r i c ) 也叫防水透气织物，在国外又 称“可呼吸织物”。它是世界纺织业不断向高档次发展的集防水、防风、透湿和保暖性能 于一体的、独具特色的功能织物【l 】。 从织物功能与舒适性角度看，防水透湿织物是指具有一定压力的水或者具有一定动能 的雨水及各种服装外的雪、露、霜等，不能透过或浸透织物，而人体散发的汗液、汗气能 够以水蒸气为主的形式传递到外界，不会积聚或冷凝在体表和织物之间而使人感觉到粘湿 和闷热，从而实现了织物防水功能与织物热、湿舒适性的统一【2 】。 从织物组成与结构角度看，防水透湿织物中或者存在亲水薄膜；或者存在比水滴尺寸 小又比气态的水分子大很多的微孔薄膜，因此具有能阻止液态水，又能透过气态水分子的 性能。而微孔薄膜的孔径尺寸很小，受风方向孔径呈弯曲排列，使冷风不易穿透，因而又 具有防风保暖性【2 1 。 1 1 2 防水透湿织物的机理 1 1 2 1 防水性 防水性是指织物对具有一定动能的雨水以及雪、露、霜或液态水透过时的阻抗性能。 液态的水通过服装面料进入服装内侧有两种途径：一条是外界的水接触织物后，织物被水 润湿，借毛细管效应，通过织物中各种缝隙空洞，进入织物内侧及织物表面的其他部位。 这主要与织物的表面能及表面粗糙度有关，表现为一种自发的过程。另一条是水在一定外 界压力下或自身动能作用下直接透过织物内缝隙孔洞进入织物的内侧，这种情况除与表面 能及表面粗糙度有关外，还取决于j l - d n 压力或水滴动能和织物的紧度。因此，织物的防水 问题同时包括防止织物被水润湿和渗透。 1 1 2 2 透湿性 织物作为一种多孔介质，气态水分子在织物中的运输主要取决于纤维表面性能和缝隙 孔洞的尺寸。过去的研究结果表明，织物的导热性能主要由织物内的空气含量及其分布决 2 北京服装学院硕十学位论文 定，而织物内空气含量以及空气在织物内孔隙结构中的分布也是由织物的孔隙结构特征决 定的。所以无论织物传热还是传湿，都与织物内部的几何结构特征有着密切的关系【6 】。 织物中孔洞缝隙形态各异、尺寸不同、种类繁多，按照孔洞是否通透可以分为贯通孔 洞和非贯通孔洞两种。前者可以较顺利地进行湿传导，后者则较困难。 按孔洞横向尺寸基本可以分为三个层次【3 】： 1 1 纤维内的空腔及各类原纤之间的孔洞缝隙等。前者尺寸较大，多数为非贯通性的； 后者横向尺寸小，基本上属于贯通性的。 2 ) 纱线内纤维问的缝隙孔洞。基本上都是贯通的。 3 ) 织物中纱线间的缝隙孔洞。某些挤紧织物的孔洞是非贯通的，一般织物是贯通的。 织物透湿能力可以用湿阻表示，在织物两侧存在水蒸气浓度差( 或水蒸气分压差) 时， 水分通过织物的阻力称为织物湿阻。如下式表示： r = a c q ( 1 - 1 ) 式中：r 一织物湿阻；q 透湿速度( 湿流量) ，k g m 2 s ；c 水蒸气浓度差，k g m 3 。 稳定扩散状态下，湿阻越大，透湿能力或透湿速度越小。 1 1 3 防水透湿织物的用途 随着科学技术的发展、社会的进步及生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越 高。纺织品已经从遮体御寒的基本功能延伸到美观、舒适、时尚、保护等功能，人们的消 费理念也逐步从实用向保健、环保、多功能发展，各种智能化、功能化的纺织品得到广泛 关注与发展，防水透湿纺织品就是其中一例。防水透湿纺织品在欧美和日本等先进国家已 有三十多年历史，这些国家对防水透湿纺织品的需求逐年增加，投入了大量的物力、财力 竞相开发。防水透湿纺织品现处于新产品上升发展阶段，其主要产品品种是高密度机织物 及其氟硅整理的织物、微孔或亲水涂层织物、微孔或亲水层压织物。在防水透湿织物用途 方面，有民用服装( 雨衣、运动服、休闲服) 、工作服、防护服等，其中民用服装占6 3 ， 工作服装占2 7 f 4 1 。 1 1 4 防水透湿织物的分类 根据工业化生产技术的差异，防水透湿织物可分为高密度织物、涂层织物和层压织物 三种类型。 1 1 4 1 高密度织物 高密度织物采用细棉纤维或细合成纤维长丝织成，这类织物纱线间隙小到不允许水滴 通过。低特纯棉纱遇水膨胀，纱线问隙变的更小，这样水分就不会进入织物的内层。对以 气 i 文献综述 合成超细纤维长丝为原料的高密织物，通常是高织物密度结合高收缩工艺及纤维超细化处 理，然后再经过拒水整理剂处理，这样织物表面就具有了类似荷叶表面的疏水结构【5 1 ，这 样水分就不会进入织物内部。所以超细纤维制成的高密织物，再经防水加工，织物即可防 水，还能透湿、透气。这类织物的特点是具有优良的透湿性、悬垂性和较好的手感，但防 水性差，其耐水压值一般不超过l m h 2 0 ( 9 8 0 6 6 5 p a ) ，织物的撕破强力低，耐折边磨擦性 也较差。由于织物密度相当大，纺纱必须采用特殊工艺处理，织布时断头多，染整加工较 困难。 1 1 4 2 涂层织物 涂层织物是由纺织品与聚合物涂层结合而成。防水透湿型涂层织物是采用各种工艺技 术，将具有防水、透湿功能的涂层剂涂覆在织物的表面上，使织物表面孔隙被涂层剂封闭 或减小到一定程度，从而得到防水性。涂层织物可分为亲水涂层和微孔涂层织物两种。织 物透湿性则通过涂层上经特殊方法形成的微孔结构或涂层剂中的亲水基团或水分子作用， 借助氢键或其它分子间力，在高湿度一侧吸附水分子，后传递到低湿度一侧解吸的作用来 获得。涂层织物的品种很多，其防水透湿性能因不同涂层原料和工艺而有较大的差别。此 类织物有良好的防水性能，但由于其透湿性能差，穿着此类服装活动时，大量汗液无法以 水蒸气形式排出，人体有黏湿、发闷等不舒适感。目前采用溶剂型聚氨酯、水乳型聚氨酯 及其改性聚氨酯的复合涂层织物具有良好的透湿气性能，已成为发展的热点【4 】。 1 1 4 3 层压织物 层压织物是将具有防水透湿功能的微孔薄膜或亲水性无孔薄膜或上述两种薄膜的复 合膜，采用特殊的黏合剂，与织物( 机织物、针织物、无纺布及其功能织物) 通过层压工 艺复合在一起形成防水透湿层压织物。图l 所示为三层层压复合织物。层压织物综合性能 好，而且具有选材范围广、设计灵活、污染少等优点。目前层压织物在防水透湿织物市场 上占有率最高。市面上层压织物所用微孔薄膜多为p t f e 拉伸膜，而另一类热塑性聚氨酯 无孔薄膜的研究开发也异常活跃，在国内外出现了许多品牌产品【6 】。 4 北京服装学院硕士学位论文 圈1层压织物防水透湿示意图 1 2 三层复合层压织物的结构及特征 i2i 织物层 适用于层压复合织物的面料和里料，根据用途的不同可以采用机织物或针织物，也可 以采用非织造布。所用织物可以是棉、毛等天然纤维，也可以是涤纶、尼龙等化学纤维织 物。作为面料层织物最好使用高密机织物，并且面层织物应经过防水整理剂的整理，目 的是为提高织物的防水性。拒水整理剂可根据需要选用有机氟或有机硅防水剂，整理效果 要达到拒水4 级咀上。复台前整理的织物表面张力较低，为了提高与微孔膜复台层压的结 合均匀性和牢度可先进行织物的等离子处理或机械磨毛。面科根据使用要求可以采用迷 彩、阻燃、防静电、抗油拒水、易去污、防酸碱等功能性织物：也可使用弹性织物面料适 用于冲浪、滑雪等运动场合，达到既防水、透馒、保暖又运动舒适性的要求。里料也应具 有一定的密度，因为若密度过大，会影响织物的柔软性：密度过小，又会增加粘合工艺的 难度。针织里布最好采用经编织物，包括经平绒或经绒平组织。为了控制层压织物的总重 量，面料和里料应尽量采用细旦或超细涤纶或锦纶或涤纶i 锦纶混纺面料。根据最终用途的 不同，层压织物可选择不同的纤维、不同的织物组织、不同功能的薄膜、不同的复合方式， 使层压复合产品实现系列化。 122 功能膜 通过不同的加工工艺所形成的高聚物薄膜主要分为微孔型防水透湿薄膜、无孔型防水 透湿薄膜两太类。目前主要的品种是聚四氟乙烯微孔型防水透湿薄膜，包括聚四氟乙烯微 孔型防水透湿薄膜的一面涂覆拒油亲水聚氨酯的组分薄膜、亲水性聚氨酯无孔型防水透湿 薄膜、亲水聚酯聚醚共聚无孔型防水透湿薄膜等。 l 文献综述 1 ) 微孔薄膜 微孔薄膜是一层很薄的高分子聚合物薄膜，上面有大量的细小且相通的直径般小于 2l am 的微孔。因此，直径1 0 0l am 左右的水滴不能透过微孔织物表面的孔。而如果薄膜的 内、外表面存在适当的浓度梯度，直径为0 0 0 0 4um 的水汽和空气能通过气体的扩散和对 流自由地通过曲折的孔道。 在微孔薄膜中，水滴束缚在孔洞中，并受表面张力固定。孔洞越小，需要越多的外加 压力以破坏表面张力使水滴溢出孔洞。因此，微孔薄膜的防水能力是与孔的直径成反比的； 透湿性与直径成正比。而孔的直径受防水性的限制，实际上透湿性取决于膜的孔隙率和厚 度。薄膜厚度相同条件下，微孔薄膜透湿性比亲水性薄膜高，透气性更好。对于微孔薄膜， 不需水蒸气的储存，也就是说只要水蒸气存在，且存在温度和湿度梯度，即使浓度较低也 可以透湿。p t f e 薄膜就是微孔薄膜的典型代表。 p t f e 薄膜可以分成车削膜，压延膜和拉伸膜三类。后两种具有微孔结构，但只有拉 伸膜才具有适合防水透湿服装要求的良好微孔结构。拉伸法研制的p t f e 微孔薄膜基本性 能如下：p t f e 薄膜厚度约为2 0 7 0 p m ，孔隙率为8 2 左右，每平方厘米有1 4 亿个微孔， 孔径范围集中在0 2 - - - 0 3 1 t m ，小于雾滴的直径，而远大于水蒸气分子的直径，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p t f e 薄膜是拒水的，因而薄 膜具有优良的防水透湿性能。薄膜受风方向孔径呈弯曲排列，使冷风不易穿透，因而又具 有防风保暖性【6 1 。 2 ) 单组分薄膜 单组分薄膜通常指没有物理或机械孔致密的亲水性高聚物薄膜。亲水性薄膜的基本树 脂是一组共聚物，由硬链段和软链段片段组成，沿着大分子链交替排列。这些结构的不同 也引起在它们界面的微小差别，并提供瞬时的连续通道，使得水汽通过膜而扩散。共聚物 中硬链段的部分是由疏水性化学键组成，它能阻止水滴通过，起到防水作用。软链段部分 由亲水性化学键组成，能吸收水汽分子，向外传递到薄膜或涂层，通过复杂的分子机理再 在另一面释放，即吸附扩散解吸，它不需要微孔。 单组分薄膜的透湿性很大程度上取决于他们的化学结构和交联程度。单组分薄膜对温 度和湿度梯度很敏感。水汽从相对湿度高的面向相对湿度低的面传递。在水汽开始有 效排出之前，表面需储存一定水分，因此不利于低温环境中使用。由于它们表面没有孔， 因此不容易受到污染，防雨防风性能较好，但透湿性稍逊【7 】。 3 ) 双组分薄膜 6 北京服装学院硕十学位论文 双组分薄膜是由两种薄膜复合而成的薄膜，一般是纯微孔薄膜和亲水薄膜复合而成。 如在聚四氟乙烯微孔薄膜的一面涂覆拒油亲水聚氨酯或有机硅形成双组分薄膜，这种薄膜 密封了聚四氟乙烯微孔薄膜表面的微孔，可以减少油污、汗液、洗涤剂或表面活性剂对薄 膜的污染。还有两种类型的聚氨酯复合，如日本t o r a y 公司开发的e n t r a n tg l l t 8 1 ，内层聚氨 酯含微孔和超微孔( t 4 级，但是5 次水洗 后多数织物已基本不具有拒水性，达不到2 级的要求。织物水洗5 次后的表面抗湿性能 大都恢复到拒水整理之前，甚至更差。在使用量相同的情况下，f 系拒水剂的拒水效果往 往优于s i 系拒水剂。这主要是由于含氟类拒水剂的表面张力远小于有机硅类拒水剂。从表 1 7 中可知，国外层压织物水洗前后的拒水能力都不及国内层压织物，且水洗3 次后已不 具备拒水能力。而国内层压织物的初始拒水效果好，耐水洗性能也较差。 从以上测试可知，只要选择适当的拒水剂、拒水工艺，面料的拒水效果都能达到合格， 而国内外防水织物普遍存在的问题是不耐水洗，今后应加强这方面的研究。 3 2 4 3 面料拒水整理及等离子处理后沾水性能 面料在进行拒水整理后表面抗湿性能得到了提高，但是，从层压工艺角度考虑，表面 拒水性能的提高却带来了粘合难度大的问题。一般体系粘结得优劣取决于浸润性，浸润得 好，被粘结体和粘合剂分子之间紧密接触，减小了粘结界面的空隙率，粘合强度就高。面 料在经过拒水整理后其表面覆盖了一层比表面能较低的薄膜，粘合剂难以浸润。本文利用 中科院微电子研究所研制的常压等离子处理装置，采用平板放电的方式对拒水整理后的面 料进行单面刻蚀，使织物用来和功能膜粘合的一面变得粗糙，提高织物的浸润性，进而增 强织物的可粘合性能。 本实验通过测试织物等离子处理后的沾水性能来考察等离子处理的效果。对拒水整理 后的织物在常压下分别采用1 k w 、5 k w 做等离子处理，处理后织物的沾水效果评分见表 18 。 4 2 北京服装学院硕士学位论文 表1 8等离子处理后织物拒水等级评分 从表1 8 中可知等离子处理后，f 系拒水剂处理过的织物拒水分值高于s i 系拒水剂处 理过的织物；功率为1 k w 等离子处理过的织物拒水分值高于功率5 k w 等离子处理过的织 物。采用功率为5 k w 做等离子处理后，织物的拒水效果基本回复到未作拒水整理前。 3 2 5 面料的静电衰减性能 织物的静电现象是指不同纤维材料之间或纤维与其它材料之间由于接触和摩擦作用 使纤维上产生电荷积聚。回潮率普遍较低的合成纤维制品的电荷积聚现象更加明显。织物 所积累的静电荷易引起灰尘吸附，服装纠缠肢体产生黏附不适感，较高的静电压可对人体 产生电击，甚至导致起火和爆炸。所以静电性能也是织物舒适性的一个重要指标。 3 2 5 1 国外、国内层压织物面料及自购面料的静电衰减性能 在测试过程中某些织物的饱和静电压很高，而且衰减速度很慢，测试系统检测不到半 衰期，所以为了平行比较，本实验设定系统检测织物静电衰减率为9 0 的时间。国外、国 内层压织物面料的静电性能测试结果见表1 9 。 表1 9 国外、国内层压织物面料的静电性能 从表1 9 中可知，国内层压织物2 - 1 、2 3 的饱和电压值较高，静电衰减率为9 0 的时 间也较长，这是因为2 1 和2 3 的面料是涤纶长丝织制而成，回潮率低，吸水性差。国外 层压织物1 1 和国内层压织物2 2 的饱和电压值相对较低，这是由于1 1 织物经纱是涤棉 4 3 3 实验结果与讨论 混纺纱，纬纱是涤纶长丝，2 2 是锦纶长丝织物。由于棉纱、锦纶、涤纶的公定回潮率分 别为8 5 、4 5 、0 4 ，所以涤纶含量较高的织物1 1 的饱和电压在数值上略高于纯锦纶 的2 2 织物；但其静电衰减速度仍然由于棉的存在而较小。 自购面料的静电性能测试结果见表2 0 。 表2 0 自购面料的静电性能 从表2 0 中可知，含棉织物3 3 和3 4 的饱和电压比较低，且涤棉3 3 要高于锦棉3 4 ， 而这两块织物的静电衰减时间远远小于其它纯化纤织物。织物3 1 和3 2 的饱和电压值最 大，这可能是由于3 1 和3 2 是桃皮绒织物，其经向的纱线采用细旦或超细旦的纤维，又 经过磨毛处理，使得纤维的表面积增大，在静电衰减仪对其进行电晕放电时，容易积累更 多的电荷。而且桃皮绒结构还不利于电荷的逸散，所以3 1 和3 2 织物的静电衰减时间也 较长。此外，相对于涤纶，锦纶4 。5 的回潮率就比较大，所以材质为纯锦纶的3 5 号织物 的饱和电压也相应较低。 3 2 5 2 自购面料拒水整理后的静电性钱 面料在经过拒水整理后织物表面覆盖了一层拒水膜，从而影响到织物表面的静电性 能。拒水剂整理后织物的饱和电压见表2 1 ，电压衰减率为9 0 的时间见表2 2 。 表2 l 拒水剂整理前后面料的饱和电压( 单位：k v ) 表2 2 拒水剂整理前后面料电压衰减率9 0 * 的时间( 单位：s ) 北京服装学院硕+ 学位论文 从表2 l 中可知，经过f 系拒水剂整理后织物3 1 、3 2 、3 3 、3 - 6 的饱和电压值下降了， 而织物3 4 、3 5 、3 7 的却是升高。饱和电压值的变化呈现出一种趋势：未整理前较高的 整理后变低；未整理前较低的整理后变高。s i 系拒水剂整理后织物的饱和电压值大部分都 升高或不变。 从表2 2 中可知，f 系拒水剂整理后，纱线中含锦纶的织物3 2 、3 4 、3 5 、3 - 6 、3 - 7 中 衰减时间增大，而纯涤织物3 1 和涤棉织物3 3 衰减时间减小。s i 系拒水剂整理后的织物， 静电衰减时间都变长。 上述变化可能与两种拒水剂本身的静电性能以及在拒水整理过程中拒水剂分子的聚合 交联度有关。 3 2 5 3 等离子处理后面料的静电性能 采用不同功率对面料做等离子处理后，面料的饱和静电压值见表2 3 ，电压衰减率为9 0 的时间见表2 4 。 表2 3 面料的饱和静电压值( 单位：k v ) 4 5 3 实验结果与讨论 表2 4 面料电压衰减到9 0 的时间( 单位：s ) 从表2 3 、2 4 中可以看出，经等离子处理后，所有面料的饱和电压值都明显下降，静电 衰减速度加快。s i 系拒水剂处理过的面料的饱和电压值依然高于f 系拒水剂处理过的面料； 其静电衰减时间亦大于f 系拒水剂处理过的面料。功率为1 k w 等离子处理的面料与5 k w 等离子处理过的面料相比，前者的饱和电压值要高于后者，静电衰减率9 0 所需的时间要 长。可见，增大等离子处理机的功率确实有助于加强对纤维表面的刻蚀程度。 与原织物相比，经过1 k w 等离子处理后，织物的饱和电压值较高，静电衰减时间较 长；经过5 k w 的等离子处理后，f 系处理的织物饱和电压值除3 4 外，都比原面料低，而 静电衰减时间都比原面料短；s i 系处理的织物中有的织物饱和电压高于原面料，有的低于 原面料，静电衰减时间有的长于原面料，有的短于原面料。由此看来，对于f 系拒水剂处 理过的面料，采用1 k w 的功率刻蚀程度显得不够，而5 k w 的功率可能不仅刻蚀了拒水膜， 而且伤害到了织物纤维的表面：对于s i 系拒水剂整理的面料，选择5 k w 的功率是比较合 适的。 3 2 6 ，j 、结 通过上述测试结果可知，s i 系拒水剂整理过的面料柔软性、活络性、防风性比f 系拒 水剂整理过的面料要好；而在透湿性、拒水效果、防静电方面则是f 系拒水剂整理过的面 料效果好；两种拒水剂的耐洗性能都较差。从沾水性能和静电衰减性能测试可知，等离子 处理对面料的刻蚀作用非常明显，对于制作层压织物的面料应采取单面等离子处理来提高 北京服装学院硕士学位论文 层与层之间的粘合强度。 33 静电纺丝膜的制作以及与聚四氟乙烯膜的性能对比 静电纺丝形成的电纺膜纤维直径小，比表面积大，具有荷叶般的疏水能力：其孔隙率 高，具有透湿性。此外电纺膜能够有效阻挡o3 9 r n 尺寸以上的微细粒子m 】。大自然中的细 菌平均长度2 9 m ，宽o5 9 i n ，电纺膜可纺制细度为纳米级的纤维，纤维问空隙很小，能够 阻挡大部分细菌，而聚四氟乙烯微孔膜不具备阻菌功能。 331 静电纺丝 用静电纺丝法制备纳米纤维的影响因素很多，其中有溶液的性质，包括黏度、弹性、 电导率和表面张力；控制变量，如毛细管中的静压、毛细管口的电势和毛细管口与收集器 之间的距离；周固环境参数，如溶液温度、电纺环境中空气的湿度和速度。本实验选用弹 性较好的聚氨酯和p t t 作原料。设定接收器的转动速度为1 0 0 m r a i n ，喷丝头的横动速度 为1 0 0 0 m m i n ，接收距离为1 8 c m 。调节喂料量和电压进行纺丝。 3 311 聚氨酯纺丝 聚氨酯的纺丝电压和喂料量见表2 5 。纺得静电膜的扫描电镜图片如图1 2 1 9 所示。 表2 5聚氨酯静电纺丝工艺参散的设定 圈1 23 2 k v0 5 7 m l h 的s e m 图片图1 3 3 2 k vo 9 7 m l h 的s e m 图片 3 实验结果与讨论 圉1 83 8 k vo 5 7 m l h 的s e m 图片图1 93 8 k v0 9 7 m l h 的s e m 图片 观察图1 2 1 9 ，发现所纺聚氢酯纤维的细度大都在3 0 0 - - 6 0 0 n m 范围内，只有2 4 的纤维 较粗。比较l “和2 4 不难发现，在电压较低且相等的条件下喂料量少的l 。的纤维明显比2 9 的纤维要细，且均匀。3 4 与矿、5 “与6 “、r 与8 ”的电压分别相等，喂料量不同，但其电压 值较高，纤维的细度差别很小。说明在电压相同的情况下，纤维细度会随着喂料量的增大 而增大；当电压足够高时，喂料量的影响将变得不明显。就所纺聚氨酯来说，电压在3 4 k v 以上可适当增大其喂料量。 j 匕京服装学院硕十学位论文 3312p t t 的静电纺丝 m 的纺丝电压和喂料量见表2 6 。所纺p t t 扫描电镜图片如图2 0 * - 2 7 所示 表2 6 兀t 静电纺丝工艺参数的设定 图2 4 3 6 k v0 9 7 m l h 的s e m 图片 图2 5 3 6 k v4 8 4 m l h 的s e m 圈片 4 9 3 实验结果与讨论 图2 63 $ k v0 9 7 m l h 的s e m 图片图2 73 8 k v4 8 4 m l h 的s e m 图片 从圈2 f f - 2 7 中可以看出，所纺p t t 的纤维直径都很小，约在几十纳米到二百纳米之间。 当喂料量为4 8 4 m l h 时，所纺纤维产生带珠串缺陷；箍着电压的升高珠串缺陷减小。这 是由于随着电压的升高，喷射流所带电荷密度增大，液滴更容易克服表面张力而分散。而 喂料量为09 7 m l h 时形成的纤维比较均匀，但发现电压为3 2 k v 和3 8 k v 时所纺纤维直径 较粗，可能是由于纺丝环境，如温湿度的变化引起的，具体情况有待进一步研究。 上述实验可知，在电压相同的情况下，尽管纺丝时p u 的喂料量比肿的小很多，但 是其纺得的纤维直径却大。这可能是因为p u 的弹性大在碰撞上收集器的瞬自j ，纤维所 受的电场力得n t 缓冲，使得纤维回缩，纤维直径增大。所以，虽然在弹性上p u 要优于 p t t ，但其纺丝产量过小的问题还有待进一步解决。 33 2 各类功能膜微观形貌观察 国外、国内层压织物用功能膜和自购聚四氟乙烯薄膜s e m 图片如图2 8 所示。 国外层压织物所用膜国内层压织物所用麒自购p t f e 图2 8功能膜的s e m 图片 从图片中可看出，国外层压织物所用功能膜为静电纺丝膜，国内层压织物所用薄膜为 无孔薄膜，自购p t f e 薄膜为拉伸形成的微孔膜。 北京服装学院硕士学位论文 3 3 3 国外、国内层压织物用膜的成分分析 3 3 3 1 溶解法 通过溶解实验，发现国外、国内层压织物所用功能膜都能在常温下分别溶于9 9 的二 甲基甲酰胺和9 5 9 8 的硫酸，初步判断为聚氨酯。 3 3 3 2 红外光谱测试 国外、国内层压织物用膜的红外分析谱图如图2 9 、图3 0 。 图2 9国外层压织物用膜 图3 0 国内层压织物用膜 5 l 3 实验结果与讨论 从图2 9 、图3 0 中可以看到国外层压织物用膜在1 0 6 8 9 6 c m 1 处和1 2 2 2 0 1c l l l 。处有两 个吸收峰，国内层压织物用膜在1