6 防水透湿纺织品 产业用功能纤维及纺织品 教学课件
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形状记忆高聚物在玻璃化温度区域，由于分子链运动而 使透气性有质的突变，而且其透气性能随外界温度的变化而 变化，即智能化功能。
二、防水透湿整理剂
（一）聚氨酯（PU）类防水透湿整理剂 聚氨酯大分子中含有大量的极性基团，分子间作用力很
强，导致其具有优良的成膜性，能够在织物上形成坚韧而耐 久的薄膜，拒水性良好，还有一定的透湿性。
微孔高聚物薄膜可以与织物通过层压或涂层工艺与织 物复合，从而赋予复合体防水透气功能。
微孔的产生有多种方式：可通过对薄膜的双向拉伸产 生微孔；也可在高聚物上填加填料，使高聚物与填料之间 形成孔隙；也可通过相分离产生微孔；还可以机械方式利 用打孔技术如激光等使无孔膜产生空隙达到透气的目的。
采用微孔薄膜使微孔孔径介于水滴和湿气之间。
其防水性来自于薄膜自身膜的连续性和较大的膜面张 力。
（四）具有形状记忆功能的织物
要使聚合物具有固定形变及恢复形变的机械行为，聚合 物中必须具备两相，即可逆相与固定相。
固定相的玻璃化温度要比可逆相的玻璃化温度高，而可 逆相的玻璃化温度又要略高于操作温度。
T（操作）<Tg（可逆相）<Tg固定相 由于在操作温度范围内固定相一直处于玻璃态、结晶态、 互穿网络或交联点状态，因此，它能像橡胶一样恢复形变， 在形变恢复过程中提供所需要的弹性回复力。
第六章 防水透湿纺织品
• 较早的防水透湿物是20世纪40年代初英国锡莱（Shirley）研 究所设计的文泰尔（Ventile）防雨布
随后的20年，大多采用聚氯乙烯、聚氨酯类涂层剂。这类涂 层防水织物虽有一定的防水效果，但不透湿
• 20世纪70年代，利用特细疏水性聚酯或锦纶长丝生产高密织 物，其防水、防风效果优于传统防水透湿织物。1962年拜耳 （Bayer）实验室发明了具有水汽渗透性能的亲水性聚氨酯 （PUs），后来开始研制Pus微孔涂层和亲水性Pus薄膜织物。
• 20世纪80年代，采用聚氨酯材料复合聚氨酯、聚醚聚酯共聚 物等研制非空膜型材料。荷兰AKZO公司Sympa-tex，美国宝 立泰公司的优泰克（Qualitex）多功能防水透湿织物等
• 21世纪以后，织物防水透湿技术向智能化发展。
• 选用聚硅氧烷涂层剂和聚氨酯涂层剂按照一定的比 例混合后涂布于织物上，可得到令人满意的防水、 透湿效果。其作用机理为：防水性能取决于涂层连 续厚膜和聚硅氧烷的拒水作用，而透湿性能则依赖 于聚硅氧烷良好的透气性和聚氨酯分子中亲水基团 的化学阶梯石作用。
涂层织物一般加工简单，其特点是透湿小、耐水压不 大。由于原料、工艺及这种方法本身的局限，一直不能解 决透湿、透气和耐水压、耐水洗之间的矛盾。
20世纪80年代初，日本一些公司利用超细纤维（0.1~0.3dtex） 特殊的收缩技术生产超高密织物，经过防水处理后，获得具 有长时间防水效果的透湿织物。
如日本钟纺公司用分离型纤维（1dtex）制成高密织物，密度 为普通织物的20倍。
日本帝人公司以超细涤纶为原料开发的微隙织物，经5次洗涤 后，在24小时内仍能耐受9.8kpa的水压而不渗漏，透湿量可 达10000g/(m2 24h),经20次洗涤后，该织物的性能仍能保持 90%以上。
其原因：一是聚氨酯中的极性基团或亲水基团，如-OH、 -NH、-NHCO、-COOH等的化学阶梯石作用，使水蒸气分子 沿着阶梯从高湿度一侧迁移到低湿度一侧；另一方面聚氨酯 由软段和硬段组成，分别形成结构中的无定形区和结晶区。
聚氨酯类涂层剂的优势是： 1. 涂层柔软并有弹性；2. 涂层强度好，可用于很薄的涂
层；3. 涂层多孔性，具有透湿通气性能；4. 耐磨、耐湿、耐 干洗 其不足之处：
1. 成本较Hale Waihona Puke Baidu；2. 耐气候性差；3. 遇水或热碱液要水解
• 按涂层工艺聚氨酯涂层剂可分为： 微孔聚氨酯 亲水性无孔聚氨酯涂层 亲水整理与微孔的复合 形状记忆聚氨酯无孔薄膜
• 按使用介质聚氨酯涂层剂可分为 溶剂型聚氨酯涂层剂 水系聚氨酯涂层剂
其原理是根据水滴与水蒸气分子大小相差悬殊的特点， 设计织物微孔膜上的微孔直径小于水滴而大于水蒸气分子， 织物外侧的水滴不会穿过织物内侧，而人体散发的汗蒸气 则能通过微孔扩散到外界。
（三）无孔薄膜层压或涂层织物
在成膜时所形成的薄膜表面无孔，所以防水。
利用高聚物膜的亲水成分提供足够的化学基团作为水 蒸气分子的阶石，由于氢键和其他分子间力，在高湿度一 侧吸附水分子，通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一 侧解吸，形成“吸附-扩散-解吸”过程，达到透气目的。
紧密型防水服装，早期主要有全棉Ventile和目前的超细聚酯 纤维织物。
二、涂层织物
利用含有亲水性基团（-OH，-COOH，-NH等）的物质 进行突出，所形成的涂层一般为致密实心层，起到防水作 用，涂层聚合物本身含有某些基团可以吸收、扩散和解吸 水蒸气，能很好的透湿。
聚氨酯类涂层剂具有玻璃化温度低、易调节以及低温 强度和柔韧性优良等优点，是常用防水透湿涂层剂。
第二节 防水透湿原理及整理剂
一、防水透湿原理 织物的透气机理有物理透湿和功能透湿，主要有
以下四种方式
（一）高密织物：这类织物透湿类型属于纱线间孔隙的自然扩 散，eg Ventile 织物，其原理是织物受湿后棉纤维截面积膨 胀，使织物中纤维间的孔隙缩小，以致水的渗透需要极高的 压力才行。
（二）微孔防水透湿织物
为改善乳液型聚丙烯酸酯类突出整理剂的透气性，在合 成时添加双甲基丙烯酸的多元醇酯有一定 促进效果。
第三节 防水透湿织物生产
一、超高密织物
利用细特棉纱和超细合成纤维制成高密织物，有较高的 水蒸气透过性，经过拒水整理后具有一定的防水性。
利用涤纶细旦纤维织造高密度织物，并利用组织的浮长 线模拟荷叶表面的乳头状突起，使织物表面具有细小的凹凸， 同时对坯布进行收缩整理和拒水整理，使织物具有良好的防 水透湿性。
（二）聚丙烯酸类防水透湿整理剂
为改善聚丙烯酸类涂层整理剂加工织物的通气透湿性， 自20世纪80年代以来，日本将羧基、羟基、氰基等亲水性基 团的丙烯酸类共聚物溶解于与水能混溶的有机溶剂中制成涂 层胶，涂层后经温水处理，去除溶剂并使共聚物凝固，干燥 去水使共聚物在织物上形成微孔薄膜。这种涂层胶以湿式涂 层法加工织物，其通气透湿性良好。
二、防水透湿整理剂
（一）聚氨酯（PU）类防水透湿整理剂 聚氨酯大分子中含有大量的极性基团，分子间作用力很
强，导致其具有优良的成膜性，能够在织物上形成坚韧而耐 久的薄膜，拒水性良好，还有一定的透湿性。
微孔高聚物薄膜可以与织物通过层压或涂层工艺与织 物复合，从而赋予复合体防水透气功能。
微孔的产生有多种方式：可通过对薄膜的双向拉伸产 生微孔；也可在高聚物上填加填料，使高聚物与填料之间 形成孔隙；也可通过相分离产生微孔；还可以机械方式利 用打孔技术如激光等使无孔膜产生空隙达到透气的目的。
采用微孔薄膜使微孔孔径介于水滴和湿气之间。
其防水性来自于薄膜自身膜的连续性和较大的膜面张 力。
（四）具有形状记忆功能的织物
要使聚合物具有固定形变及恢复形变的机械行为，聚合 物中必须具备两相，即可逆相与固定相。
固定相的玻璃化温度要比可逆相的玻璃化温度高，而可 逆相的玻璃化温度又要略高于操作温度。
T（操作）<Tg（可逆相）<Tg固定相 由于在操作温度范围内固定相一直处于玻璃态、结晶态、 互穿网络或交联点状态，因此，它能像橡胶一样恢复形变， 在形变恢复过程中提供所需要的弹性回复力。
第六章 防水透湿纺织品
• 较早的防水透湿物是20世纪40年代初英国锡莱（Shirley）研 究所设计的文泰尔（Ventile）防雨布
随后的20年，大多采用聚氯乙烯、聚氨酯类涂层剂。这类涂 层防水织物虽有一定的防水效果，但不透湿
• 20世纪70年代，利用特细疏水性聚酯或锦纶长丝生产高密织 物，其防水、防风效果优于传统防水透湿织物。1962年拜耳 （Bayer）实验室发明了具有水汽渗透性能的亲水性聚氨酯 （PUs），后来开始研制Pus微孔涂层和亲水性Pus薄膜织物。
• 20世纪80年代，采用聚氨酯材料复合聚氨酯、聚醚聚酯共聚 物等研制非空膜型材料。荷兰AKZO公司Sympa-tex，美国宝 立泰公司的优泰克（Qualitex）多功能防水透湿织物等
• 21世纪以后，织物防水透湿技术向智能化发展。
• 选用聚硅氧烷涂层剂和聚氨酯涂层剂按照一定的比 例混合后涂布于织物上，可得到令人满意的防水、 透湿效果。其作用机理为：防水性能取决于涂层连 续厚膜和聚硅氧烷的拒水作用，而透湿性能则依赖 于聚硅氧烷良好的透气性和聚氨酯分子中亲水基团 的化学阶梯石作用。
涂层织物一般加工简单，其特点是透湿小、耐水压不 大。由于原料、工艺及这种方法本身的局限，一直不能解 决透湿、透气和耐水压、耐水洗之间的矛盾。
20世纪80年代初，日本一些公司利用超细纤维（0.1~0.3dtex） 特殊的收缩技术生产超高密织物，经过防水处理后，获得具 有长时间防水效果的透湿织物。
如日本钟纺公司用分离型纤维（1dtex）制成高密织物，密度 为普通织物的20倍。
日本帝人公司以超细涤纶为原料开发的微隙织物，经5次洗涤 后，在24小时内仍能耐受9.8kpa的水压而不渗漏，透湿量可 达10000g/(m2 24h),经20次洗涤后，该织物的性能仍能保持 90%以上。
其原因：一是聚氨酯中的极性基团或亲水基团，如-OH、 -NH、-NHCO、-COOH等的化学阶梯石作用，使水蒸气分子 沿着阶梯从高湿度一侧迁移到低湿度一侧；另一方面聚氨酯 由软段和硬段组成，分别形成结构中的无定形区和结晶区。
聚氨酯类涂层剂的优势是： 1. 涂层柔软并有弹性；2. 涂层强度好，可用于很薄的涂
层；3. 涂层多孔性，具有透湿通气性能；4. 耐磨、耐湿、耐 干洗 其不足之处：
1. 成本较Hale Waihona Puke Baidu；2. 耐气候性差；3. 遇水或热碱液要水解
• 按涂层工艺聚氨酯涂层剂可分为： 微孔聚氨酯 亲水性无孔聚氨酯涂层 亲水整理与微孔的复合 形状记忆聚氨酯无孔薄膜
• 按使用介质聚氨酯涂层剂可分为 溶剂型聚氨酯涂层剂 水系聚氨酯涂层剂
其原理是根据水滴与水蒸气分子大小相差悬殊的特点， 设计织物微孔膜上的微孔直径小于水滴而大于水蒸气分子， 织物外侧的水滴不会穿过织物内侧，而人体散发的汗蒸气 则能通过微孔扩散到外界。
（三）无孔薄膜层压或涂层织物
在成膜时所形成的薄膜表面无孔，所以防水。
利用高聚物膜的亲水成分提供足够的化学基团作为水 蒸气分子的阶石，由于氢键和其他分子间力，在高湿度一 侧吸附水分子，通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一 侧解吸，形成“吸附-扩散-解吸”过程，达到透气目的。
紧密型防水服装，早期主要有全棉Ventile和目前的超细聚酯 纤维织物。
二、涂层织物
利用含有亲水性基团（-OH，-COOH，-NH等）的物质 进行突出，所形成的涂层一般为致密实心层，起到防水作 用，涂层聚合物本身含有某些基团可以吸收、扩散和解吸 水蒸气，能很好的透湿。
聚氨酯类涂层剂具有玻璃化温度低、易调节以及低温 强度和柔韧性优良等优点，是常用防水透湿涂层剂。
第二节 防水透湿原理及整理剂
一、防水透湿原理 织物的透气机理有物理透湿和功能透湿，主要有
以下四种方式
（一）高密织物：这类织物透湿类型属于纱线间孔隙的自然扩 散，eg Ventile 织物，其原理是织物受湿后棉纤维截面积膨 胀，使织物中纤维间的孔隙缩小，以致水的渗透需要极高的 压力才行。
（二）微孔防水透湿织物
为改善乳液型聚丙烯酸酯类突出整理剂的透气性，在合 成时添加双甲基丙烯酸的多元醇酯有一定 促进效果。
第三节 防水透湿织物生产
一、超高密织物
利用细特棉纱和超细合成纤维制成高密织物，有较高的 水蒸气透过性，经过拒水整理后具有一定的防水性。
利用涤纶细旦纤维织造高密度织物，并利用组织的浮长 线模拟荷叶表面的乳头状突起，使织物表面具有细小的凹凸， 同时对坯布进行收缩整理和拒水整理，使织物具有良好的防 水透湿性。
（二）聚丙烯酸类防水透湿整理剂
为改善聚丙烯酸类涂层整理剂加工织物的通气透湿性， 自20世纪80年代以来，日本将羧基、羟基、氰基等亲水性基 团的丙烯酸类共聚物溶解于与水能混溶的有机溶剂中制成涂 层胶，涂层后经温水处理，去除溶剂并使共聚物凝固，干燥 去水使共聚物在织物上形成微孔薄膜。这种涂层胶以湿式涂 层法加工织物，其通气透湿性良好。