水性微孔型防水透湿膜的开发及在羽绒服面料中的应用

水性微孔型防水透湿膜,的开发及在羽绒服面料中的应用

防水透湿纺织品广泛应用于滑雪服、冲锋衣、航海服、军警夹克、雨衣、背包、帐篷以及鞋类等。目前，纺织品市场上的防水透湿膜主要有亲水无孔膜和疏水微多孔膜两大类。其中亲水无孔膜因具备规模和成本优势，约占防水透湿膜市场份额的80%以上，但是其透湿性较差，不适合在高端纺织品上应用。疏水微多孔膜包括聚四氟乙烯膜（PTFE）、湿法微多孔膜、干法微多孔膜和静电纺丝纳米纤维膜等。采用正杯法测试时，疏水微多孔膜的透湿性较好，但是成本普遍偏高。其中，PTFE膜中因含有影响环境的PFC（全氟化合物），将逐渐被停止使用；普通的干法和湿法微多孔膜虽然能形成很好的微孔效果，但其加工过程需要使用大量的有机溶剂，对环境污染较大，而且溶剂残留在纺织品上也会影响消费者的健康；静电纺丝纳米纤维膜具有可调节的孔隙结构、易于调节的润湿性和良好的孔隙连通性，在制备防水透湿膜方面显示出巨大潜力，但是目前其产量较低、成本较高，难以满足市场需求。采用物理发泡的方法开发的水性微孔型防水透湿膜，其环保属性强，可以满足不同环境下纺织品的透湿透气需求，同时保证人体的舒适性，可以为防水透湿膜的研发及其在功能性纺织品中的应用提供思考和借鉴。

水性微孔型防水透湿膜的防水透湿机理及性能特点

微孔透湿面料的防水透湿机理是在内衬材料和外层材料中间加工形成一层高分子聚合物薄膜，薄膜上面有大量细小且相通的微孔，水滴无法穿透，而水蒸气分子和空气则能通过气体的扩散和对流自由地通过微孔，从而达到防水透湿的功能。其核心技术在于制备出具有微纳孔结构的薄膜。

水性微孔型防水透湿膜采用干法离型膜的方式制备膜卷材，由于自发泡树脂涂层烘干后形成微孔的大小和密度与膜的防水透湿性能密切相关，因此其核心技术在于自发泡改性水性聚氨酯树脂的制备。

水性微孔型防水透湿膜的扫描电镜照片

水性微孔型防水透湿膜的制备工艺

水性微孔型防水透湿面料的制备通常包括涂层和贴合两种工艺。常规的防水透湿涂层工艺为：备坯—退浆—染色—水洗固色—烘干—中间检验—防水—轧光—涂层—成品检验包装；常规的贴合工艺为：备坯—退浆—染色—水洗固色—烘干—中间检验—防水—贴合—熟化—成品检验包装。

水性微孔型防水透湿面料一般采用 2 ～ 3 次“打底－中层－面层”的涂层工艺。根据涂布量的差异选择不同刀型来操作，通常打底采用微发泡的水性聚丙烯酸酯，中层采用自发泡的水性聚氨酯树脂，面层采用改性水性硅胶树脂或者适合热封的聚氨酯树脂，树脂种类根据织物风格和要求的不同进行选择。打底和中层是微孔制备的核心，因此自发泡水性聚氨酯树脂发泡体系的发泡比、泡沫稳定性、泡沫尺寸及分布是控制工艺的主要因素。不同配方与工艺参数涂层后的微纳孔结构决定了涂层织物的防水透湿性能。涂层织物的手感、悬垂性、涂层牢度及热封条的粘接性等与自发泡水性聚氨酯树脂有密切的关系。

采用转移涂层工艺的织物手感细腻平整且性能更加稳定。转移涂层工艺，即先将涂层材料通过离型膜拉膜后采用贴合的方式与织物结合。首先通过空气发泡方式将发泡倍率可控的水性发泡树脂施加于具有反复离型能力的耐高温离型膜上，将预先打底处理的织物与该薄膜进行贴合，剥离后生产出性能优异的防水透气透湿织物。中层和面层的水性发泡树脂也是预先施加于离型膜上，成膜厚度均匀，微孔尺寸可控制，防水透湿性能稳定，从离型膜上转移的防水透气膜手感细腻，能满足消费者对面料手感的要求，工艺易控制，重现性好。

水性微孔型防水透湿膜的应用展望

运动品牌如安踏、匹克、361°和乔丹等相继使用了微孔型防水透湿透气面料，如安踏童装的蜂护科技系列，羽绒服品牌波司登也在小批量试用微孔型防水透湿膜产品。微孔型防水透湿透气面料具有如下优点：防风雨功能，可以免遭雨水浸湿，同时也避免冷风穿透身体；具有保暖效果，避免体表温度迅速下降；轻盈、高效透气，让身体时刻保持干爽，同时减轻运动负担；适应多种环境，可作为全年户外的经典穿搭。

防水透湿面料在国内已发展几十年，但是在材料品种和工艺上并未有很大的突破和改变。与传统溶剂型微多孔膜及价格昂贵的防水透湿微孔层压膜相比，水性微孔型防水透湿膜具有微纳孔结构，透湿透气性良好，加工工艺成熟且无溶剂残留，适用于羽绒服和户外服装面料，未来也必将大规模应用于各类纺织服装中。除了在纺织服装领域的应用，水性微孔型防水透湿膜在其他领域如运动鞋材、婴儿尿不湿、防护服、口罩上代替熔喷布的阻隔层等也有应用。尽管水性微孔型防水透湿膜已经得到了较快发展，但是在膜本身的性能以及应用上还有较大的提升空间。通过更好地控制微孔结构来达到膜防水性和透湿透气性之间的平衡，在碳达峰碳中和背景下寻找和采用生物基材料和生物可降解材料作为膜的原材料，进一步拓宽其在纺织领域的应用是未来需要重点关注的方向。