上海市紡織科學(xué)研究院有限公司， 上海 200082

防寒透汽面料是一種既能防雨防風(fēng)，又能排汗透汽的面料，其在穿著過程中可使水在一定壓力下不浸透面料，而人體散發(fā)的汗液等卻能以水蒸氣的形式通過面料傳導(dǎo)到外界，使得水分不在人體皮膚與面料之間冷凝積聚，可令穿著者保持干爽與溫暖。目前，多個(gè)行業(yè)在生產(chǎn)過程中涉及低溫環(huán)境，如食品加工業(yè)、冶金工業(yè)、電子工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、電力行業(yè)等。低溫環(huán)境下的人員防護(hù)十分重要，市面上有各式防寒耐低溫產(chǎn)品，如耐低溫防護(hù)服、防寒手套、防護(hù)靴、防寒面罩等[1-2]。防寒透汽面料STR-1由上海市紡織科學(xué)研究院有限公司研制，其具有優(yōu)異的防寒、透汽、耐磨、柔韌和黏附性能，且面料涂層的分子結(jié)構(gòu)可調(diào)性高，這有利于改良和開發(fā)系列化產(chǎn)品。相比真皮面料，防寒透汽面料STR-1具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)防寒透汽面料STR-1的制備及性能進(jìn)行介紹，并與某市售防寒透汽布進(jìn)行對(duì)比。

1 防寒透汽面料STR-1的制備

目前，防寒透汽面料STR-1已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)品完善階段，產(chǎn)品的研發(fā)涉及基布、涂層材料和涂層工藝共3方面。

1.1 基布

針刺法生產(chǎn)的超細(xì)纖維非織造布具有手感柔軟、蓬松、穿著舒適、透汽性好、彈性優(yōu)良、強(qiáng)度高的特點(diǎn)。防寒透汽面料STR-1的基布選擇針刺超細(xì)纖維非織造布，其纖維的主要成分為滌綸和錦綸。滌綸和錦綸具有良好的耐霉菌性能，且不縮水和變形。

1.2 涂層材料

市面上具有透汽功能的聚氨酯涂層織物一般是通過濕法涂層技術(shù)自然形成的微孔結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其透汽性。涂層前先將聚氨酯漿料與二甲基甲酞胺(DMF)等能溶于水的物質(zhì)混合；涂層后，涂層經(jīng)水浴固化，水將DMF等從涂層中溶解出，使得涂層形成具有連續(xù)多孔的多層結(jié)構(gòu)，水氣分子可透過這種微孔結(jié)構(gòu)。

防寒透汽面料STR-1所用涂層為含親水基團(tuán)的脂肪族聚醚氨酯涂料。涂料分子結(jié)構(gòu)中含大量親水基團(tuán)，親水基團(tuán)吸收水氣分子后將其遷移到水氣不飽和的一面，從而實(shí)現(xiàn)涂層的透汽性。

1.3 涂層工藝

采用濕法涂層工藝無法加工出具有防滑功能的帶花紋涂層織物，而對(duì)于防護(hù)用品，防滑性能尤為重要。

防寒透汽面料STR-1采用帶花紋的離型紙干法轉(zhuǎn)移涂層技術(shù)，所得防寒透汽面料STR-1表面帶有清晰的花紋，且花紋紋路形式多樣，因而具有一定的防滑性能和標(biāo)記功能，并且由干法轉(zhuǎn)移涂層技術(shù)制成的涂層無氣泡、麻點(diǎn)、脫層等缺陷，成品率較高。

2 關(guān)鍵性技術(shù)

防寒透汽面料STR-1屬于一種聚氨酯涂層織物，其主要特點(diǎn)是具有優(yōu)異的耐寒性能。-40 ℃的沖擊法脆化溫度測(cè)試結(jié)果顯示，防寒透汽面料STR-1未被破壞。而市面上具有透汽功能的聚氨酯涂層織物的耐寒標(biāo)準(zhǔn)一般為-20 ℃。

防寒透汽面料STR-1的涂層材料是二異氰酸酯與聚醚、多元醇共聚產(chǎn)生的親水性聚醚氨酯。該親水性聚氨酯的分子鏈中，剛性段和柔性段相間排列。在交聯(lián)劑的作用下，聚氨酯分子膠鏈?zhǔn)軞滏I作用，剛性段相互靠攏形成節(jié)點(diǎn)，使得鏈與鏈之間不能相互滑動(dòng)，從而形成熱固性網(wǎng)狀薄膜。分子鏈中柔性段為聚醚和聚酯二醇，大量的親水基團(tuán)使得薄膜具有較好的透汽和透濕性能。涂層的透濕能力依賴于薄膜兩側(cè)的水氣壓差，水氣定向遷移的驅(qū)動(dòng)力為薄膜內(nèi)水氣分子的濃度梯度[3]。水氣分子首先吸附在涂層濕度較高一側(cè)的表面，再在涂層內(nèi)部依據(jù)溶解-擴(kuò)散機(jī)理向濕度較低的一側(cè)遷移，最后在涂層低濕度一側(cè)的表面解吸。

防寒透汽面料STR-1的涂層材料中醚鍵含量較高，較高的醚鍵濃度使得水氣分子沿“分子階梯”傳遞時(shí)的階梯間隔較小，因而更加容易遷移；同時(shí)，當(dāng)涂層與水氣接觸時(shí)，水氣分子會(huì)向其內(nèi)部擴(kuò)散、滲透，醚鍵含量越高，涂層的溶脹就越明顯，涂層的透汽能力就越強(qiáng)，并且這些分子特性不會(huì)隨著環(huán)境溫度的降低而下降，從而使得面料能夠在低溫環(huán)境下保持良好的透汽性能。

在防寒透汽面料STR-1涂層的研發(fā)過程中通過從多種低聚物多元醇、多元酸酯、聚多異氰酸酯中選擇不同反應(yīng)物，以不同配比、反應(yīng)方式、反應(yīng)條件進(jìn)行加成反應(yīng)，制成不同類型的涂層漿料，其中涂料的主要成分是酯型聚氨酯和醚型聚氨酯。這兩種聚氨酯涂層漿料性能存在一定差異，表1對(duì)其耐日光、耐溫水、耐低溫、耐霉菌性能進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)表1，本研究最終選擇醚型聚氨酯作為涂層材料。

表1 酯型聚氨酯和醚型聚氨酯涂層材料性能對(duì)比

利用聚四氫呋喃醚二醇、共聚醚二醇、聚氧化丙烯醚二醇、二苯基甲烷二異氰酸酯、二異氰酸酯、丁二醇、乙二醇及其他脂肪族多元醇、二甲基甲酞胺、四氫呋喃等交聯(lián)劑作為合成涂層漿料的原料，選用二官能聚醚、二異氰酸酯和脂肪族多元醇進(jìn)行反應(yīng)制得共聚物，最終合成含親水基團(tuán)的脂肪族聚醚氨酯。

3 防寒透汽面料性能

作為可與人體接觸的功能性面料，防寒透汽面料STR-1具有透汽性、耐濕熱、耐日光和耐霉菌性能。為評(píng)估筆者公司所制備的防寒透汽面料STR-1的性能，特與市面上某防寒透汽布進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

表2 同類型防寒透汽面料性能對(duì)比

注：樣品表面未經(jīng)消毒處理，且未接菌種；沖擊法脆化溫度測(cè)試條件為無水乙醇浸泡3 min，測(cè)試溫度為-40 ℃。

由表2可知，與市面上某防寒透汽布產(chǎn)品相比，防寒透汽面料STR-1具有同等的耐霉菌效果，但STR-1在低溫脆性試驗(yàn)中表現(xiàn)出色，即對(duì)比產(chǎn)品在-22 ℃時(shí)測(cè)試結(jié)束，而防寒透汽面料STR-1在-40 ℃時(shí)表面仍未出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。同時(shí)，防寒透氣面料STR-1的透濕性(即透汽性)、耐光色牢度、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等指標(biāo)更為出色。從生產(chǎn)工藝角度來看，防寒透汽面料STR-1采用干法轉(zhuǎn)移涂層技術(shù)，生產(chǎn)過程更加環(huán)保。

4 結(jié)語

防寒透汽面料STR-1的出現(xiàn)刷新了聚氨酯涂層織物的耐寒記錄，使得具有透汽功能的聚氨酯涂層織物的耐低溫極限從-20 ℃降低至-40 ℃，且在-40 ℃時(shí)，防寒透出面料STR-1仍未被破壞。面料成品的耐日光、耐溫水、耐霉菌性能較好，強(qiáng)度較高，耐寒效果好，穿著舒適，且面料表面有清晰紋路，防滑性能良好，可廣泛應(yīng)用于低溫防護(hù)產(chǎn)品領(lǐng)域。