聚氨酯涂层类防水透湿织物研究进展

曲文广

(威海市文登区行业管理办公室，山东 威海，264400)

聚氨酯涂层类防水透湿织物研究进展

曲文广

(威海市文登区行业管理办公室，山东 威海，264400)

文章介绍了防水透湿织物的性能特征和基本分类，以及聚氨酯涂层类防水透湿织物的研究现状；综述了聚氨酯织物涂层的最新改性方法。

防水透湿; 聚氨酯涂层; 有机硅; 多组分复合; 耐热性

防水透湿织物是指在一定压力作用下液态水水不能浸入，但是气态水蒸气和空气却能透过并传导到外界的织物，集防水、防风、透湿和保暖功能于一体[1-2]。相关研究表明，人体皮肤与服装之间的“微气候区”对人体着装舒适感具有决定性作用。如果人体蒸发的汗气不能排出体外，微气候区内的水蒸气含量就会升高，导致皮肤表层相对湿度增加，水蒸气甚至会在较低温度下发生冷凝，从而使穿着者感到闷热不舒适。而防水透湿织物不仅可以阻挡外界水分的浸入，而且能够使人体表层皮肤蒸发的汗气及时排出体外，在起到防护功能的同时改善人体着装的舒适性[3]。

1 防水透湿织物分类

按生产加工方法的不同，防水透湿织物可以分为三类。分类如下：

1.1 超高密度防水透湿织物

所谓超高密度防水透湿织物，是指采用超细号棉纱或超细合成纤维织造而成的具有防水透湿功能的超高密度机织物[4]。由于织物的经向和纬向的密度很大，织物对外界水分具有一定的防护能力，同时能够保证水蒸气的透过。

1.2 层压防水透湿织物

层压防水透湿织物，一般是把具有防水透湿功能的薄膜通过层压工艺与织物结合而制成的具有防水透湿功能的织物[5]。根据所用薄膜材料的不同，层压防水透湿织物可分为无孔亲水薄膜、微孔薄膜和无孔亲水薄膜微孔薄膜复合层压织物[6]。目前，层压防水透湿织物是防水透湿织物的主要发展方向，广泛应用于户外防护服装。

1.3 涂层防水透湿织物

涂层类防水透湿织物，是将具有防水功能的高聚物均匀涂覆在织物表面上而制成的具有防水透湿功能的织物。由于高聚物涂层材料将织物表面的孔隙减少到一定程度，而使织物具有防水性的同时保持其透湿性[7]。此外，相关学者通过特殊方法在拒水涂层中引入亲水性物质或亲水基团，而使织物具有防水透湿性，例如，目前广泛应用的改性聚氨酯涂层类防水透湿织物。

2 聚氨酯涂层

聚氨酯涂层粘附性优良，且成本较低，用于涂层织物时不仅弹性较好手感优良，而且涂层织物抗张强度高，伸长率大，柔韧性、润湿性、光泽性和耐磨性优异。近年来，聚氨酯涂层广泛应用于纺织品功能整理，尤其在防水透湿织物领域，逐渐成为当前研究热点[8-9]。但是，聚氨酯涂层的综合性能仍不能达到人们对高端涂层产品性能的需求，因此，目前聚氨酯的研究方向主要集中在聚氨酯的改性处理。例如，以无机纳米粉体、有机低分子化合物、有机硅类聚合物和多组分复合体系作为改性剂，对聚氨酯进行处理。相关研究表明，以改性聚氨酯作为涂层剂用于织物涂层整理时，涂层织物不仅具有更好的防水透湿性能，而且织物抗张强度、耐热性和手感性能明显改善。

3 聚氨酯涂层改性研究现状

3.1 无机化合物改性聚氨酯涂层

以二氧化钛、氧化锌和二氧化硅为代表的无机纳米材料，在涂层类织物中应用广泛。例如，张海凤等[10]以钛酸酯作为偶联剂对聚氨酯涂层进行改性处理。系统研究了丙烯酸聚氨酯清漆和添加钛酸酯偶联剂改性后的纳米氧化锌的丙烯酸聚氨酯涂层的防腐蚀性能。结果表明，钛酸酯偶联剂改性后的纳米ZnO的分散性明显改善，团聚现象显著减少，且与聚氨酯基涂料材料表现出良好的相容性，所得复合涂层抗渗透能力显著提高。

张发兴等[11]首先对二氧化硅进行改性，然后，采用超临界CO2流体快速膨胀法使纳米二氧化硅粒子接枝在聚氨酯涂层表面，制备得到具有稳固粗造结构的SiO2/聚氨酯超疏水涂层。而郑高等[12]则采用长链烷烃和微胶囊方法对纳米二氧化钛进行表面改性，然后，与双组分聚氨酯涂料进行复合，制备得到纳米TiO2/聚氨酯复合涂料。其中，纳米二氧化钛粉体的分散性良好，在相关领域展示出诱人的应用前景。

3.2 低分子有机化合物改性聚氨酯涂层

低分子有机化合物与聚氨酯相容性较好，广泛用于高聚物的改性，相关学者将低分子有机化合物与聚氨酯涂层进行复合。例如，谢维斌等[13]在水性聚氨酯溶液中分别加入丙烯酸甲酯和丙烯酸羟乙酯，并对棉织物进行涂层处理，系统研究了不同处理工艺和涂层量对棉织物的抗水性、强力伸长率及透湿性的影响。结果表明，丙烯酸甲酯改性聚氨酯具有更高的抗水性和抗张强度；而丙烯酸羟乙酯改性聚氨酯涂层有利于涂层织物透气性的改善。

而杨秋转等[14]以苯甲酸作为改性剂，制备得到含羟基的酚醛环氧树脂，然后，经邻苯二甲酸酐固化处理，得到耐热性良好的环氧树脂改性聚氨酯复合涂层。并进一步通过改变酚醛环氧树脂的开环率，研究了聚氨酯复合体系中酚醛环氧树脂含量的不同对其耐热性能的影响。结果表明，酚醛环氧的引入显著提高了聚氨酯涂层的耐热性，在防水透湿织物中具有更广阔的应用前景。3.3 有机硅类改性聚氨酯涂层

有机硅类聚合物具有优异的耐高低温性能和突出的耐水性，逐渐成为近年来的材料科学的研究热点。雷海波[15]等以水性含氟有机硅油作为改性剂，对聚氨酯进行改性处理，并系统研究了聚氨酯复合膜的微相分离特征和薄膜表面元素组成，制备得到改性聚氨酯涂层织物。结果表明，随着含氟有机硅油含量的逐渐增加，涂层织物透湿量呈先增后降趋势，静水压逐渐降低，而拒水性能显著提高，织物回弹性能则先增加后下降。

为改善聚氨酯涂层的耐热性能，周华利等[16]系统研究了不同有机硅添加量时，聚氨酯涂层的热稳定性。结果表明，有机硅含量为8%时，改性聚氨酯涂层不仅具有较好的热稳定性，而且具有更高的力学强度和耐腐蚀性能。有机硅改性聚氨酯涂层用于织物整理时，所得防水透湿织物具有更好防水透湿性能的同时，综合力学性能和热学性能明显改善。

3.4 多组分复合改性聚氨酯涂层

近年来，多组分复合改性逐渐成为聚氨酯研究的热点。例如，郭云飞[17]以异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化丙烯二醇、端羟基聚二甲基硅氧烷、1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷等为主要原料，合成了溶剂型有机硅改性聚氨酯嵌段聚合物。而曲鹏飞等[18]以甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、羟基硅油、甲乙酮、聚醚N220和N330为主要原料，合成了有机硅改性封闭型水性聚氨酯涂层。与普通水性聚氨酯相比，有机硅改性封闭型水性聚氨酯作为织物涂层剂，具有更好的稳定性，不仅可以达到静水压、水洗牢度和手感之间的性能平衡，而且具有良好的耐水洗性。

董青青等[19]首先以异佛尔酮二异氰酸酯和聚醚210作为反应基体制得预聚体，然后，以三官能团自交联单体、二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇作为扩链剂，合成自交联型脂肪族水性聚氨酯乳液，并进一步引入有机硅单体，合成自交联型有机硅改性聚氨酯。与普通聚氨酯涂层相比，自交联型有机硅改性聚氨酯用于织物整理时具有更好的耐静水压性能、透湿率和手感。

4 结语

聚氨酯是一种极具开发价值的涂层材料，应用于纺织品涂层整理时可以大大提高纺织产品的附加值，实现传统纺织产品的功能化。改性聚氨酯涂层不仅具有优良的防水性和透湿性，而且可以明显改善涂层织物的力学性能、热学性能和手感风格特征，在纺织品功能整理领域展示出诱人的市场前景。随着社会的发展和人们生活质量的逐渐提高，防水透湿织物越来越被受到人们的青睐，其需求量也会相应增长，相信在不远的将来，改性聚氨酯涂层类防水透湿纺织品的应用范围更加广泛，应用前景更加美好。

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Review on the Advance of Polyurethane Coated Waterproof and Breathable Fabric

QuWenguang

(Industry Management Office of Weihai Wendeng District,Weihai 264400，China)

The performance and basic classification of waterproof and breathable fabric were described, and current research progress of polyurethane coated waterproof and breathable fabric were summarized. The latest modified methods of polyurethane coated fabric were further reviewed.

waterproof and breathable; polyurethane coating; silicone; multi-component composites; heat resistance

2015-03-19

曲文广(1967—)，男，山东威海人，工程师。

TS 195.9

A

1009-3028(2015)03-0042-03