【摘 要】
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防水透湿透气材料,作为一种可以单向导湿单向防水的特殊面料,在医疗隔离、保暖防护、卫生护理等领域有着广阔的应用前景,作为新冠疫情最重要的物资之一的防护服,其基本原材料就是具有防护功能的防水透湿透气材料。而随着全球新冠疫情的复杂变化,对医用防护、个人防护用品等有大量需求,对防水透湿透气材料的需求还将持续增加,这都需要足够的防水透湿透气材料来满足需求。目前主要的防水透湿透气材料难以在防水性、透湿性、舒适
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防水透湿透气材料,作为一种可以单向导湿单向防水的特殊面料,在医疗隔离、保暖防护、卫生护理等领域有着广阔的应用前景,作为新冠疫情最重要的物资之一的防护服,其基本原材料就是具有防护功能的防水透湿透气材料。而随着全球新冠疫情的复杂变化,对医用防护、个人防护用品等有大量需求,对防水透湿透气材料的需求还将持续增加,这都需要足够的防水透湿透气材料来满足需求。目前主要的防水透湿透气材料难以在防水性、透湿性、舒适性取得平衡,且生产技术主要掌握在外国企业手里,使用成本较高,制约着国内相关行业的发展。鉴于相关需求及发展瓶颈,本文通过熔体微分电纺技术实现了热塑性聚氨酯（TPU）、双组分聚乳酸（PLA）、聚丙烯（PP）及PP/PLA复合热压防水透湿透气膜的制备,研究了纤维及热压防水透湿透气膜的透气、透湿、耐水压三种关键性能。首先通过熔体微分电纺技术制备TPU防水透湿透气纤维膜,并系统分析了纤维直径、纤维膜孔径、表面亲疏水及水浸润性对材料防水透湿透气性能的影响。实验结果表明,在纺丝电压55k V、辅助气流风速30m/s时,可获得最细纤维直径3.93μm,最细纤维膜孔径3.81μm;在纺丝时间为10min时,水浸润时间为最小9m12s,此时水浸润性能最强。同时,在纺丝电压为55k V、辅助气流风速30m/s时,透湿量可达6045g/（m~2·24h）,透气率可达97mm/s;在纺丝时间为60min时,耐水压值可达8.5KPa,相比对比样品,在保证了防水与透湿性的同时,本防水透湿透气膜的透气性获得了较大的提升,解决了一般防水透湿膜透气性较差的问题。为了制备绿色可降解的防水透湿透气膜,同时解决单一牌号PLA材料力学性能不足的问题,通过熔体微分电纺技术制备了双组分PLA防水透湿透气纤维膜,探究了纺丝参数及热压参数对膜微观特性的影响,并系统分析了纤维直径、纤维膜孔径、表面亲疏水及水浸润性对材料防水透湿透气性能的影响。实验结果表明,在纺丝电压55k V、热压压力6MPa、热压温度50℃时,获得最优的防水透湿透气综合性能,透气率达58mm/s、透湿量达9250g/（m~2·24h）。同时采用熔体微分电纺的防水透湿透气膜,最大拉伸强度可达29.64MPa,断裂伸长率可达84.6%,首次实现了高强度、高透湿量、可降解防水透湿透气膜的绿色制备。最后为了制备出能在高防水性与高透湿透气性方面兼顾的材料,通过熔体微分电纺技术制备了PP防水透湿透气热压膜并制备PP/PLA复合热压膜,构建单向疏水通道。实验探究了纺丝参数及热压参数对膜微观特性的影响,并系统分析了纤维直径、纤维膜孔径、表面亲疏水、水浸润性以及不同组别PP、PLA热压膜复合后的PP/PLA复合热压膜防水透湿透气的性能。试验结果表明,对于PP防水透湿透气热压膜,在纺丝电压41k V、热压压力6MPa、热压温度130℃时,获得最优的防水透湿透气综合性能,透气率达82mm/s、透湿量达8109.23g/（m~2·24h）;同时对于PP/PLA复合防水透湿透气热压膜,其在保证了高透湿量7077.29g/（m~2·24h）、良好透气数值16.3mm/s的条件下,耐水压值达到了15.3KPa,超过纯PLA及纯PP材料防水透湿透气热压膜的耐水压性能,实现了防水透湿透气综合性能的最佳化。综上,熔体微分电纺防水透湿透气纤维膜性能优异,且材料适应性强,效率高。在防水性、透湿量方面可达到性能要求,同时在透气性方面远超溶液纺等传统工艺,解决了防护材料透气性差的问题;同时实现了PLA可降解材料防水透湿透气膜的开发,解决了目前传统防护材料环境污染及回收的难题;同时开发了采用复合结构的PP/PLA防水透湿透气膜,实现了绿色环保高透湿量与高防水性膜的高效制备。本文研究内容是熔体电纺技术在防护材料领域的新应用,有望为绿色高性能防水透湿材料的高效制备提供新思路。
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