基于静电纺丝纳米纤维膜防水透湿织物的开发与研究

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防水透湿织物因其所具备的的多元化功能,越来越受消费者欢迎。目前市场上层压复合防水透湿织物凭借其优异的性能成为该领域首屈一指的产品类型。在层压复合防水透湿织物生产过程中,微孔膜的制造技术和复合工艺,是影响复合织物防水透湿性能的重要因素。本课题立足于防水透湿织物的市场需求和发展方向,利用新型静电纺丝技术制备纳米纤维膜并通过层压复合技术开发出性能优异的防水透湿织物。  首先采用多针头静电纺丝制备PVDF、PVDF-HFP、TPU三种单组份纳米纤维膜,通过SPSS19.0数据处理软件建立起纳米纤维膜的孔径、孔隙率、厚度、接触角和拉伸断裂强度五种结构和性能参数对纳米纤维膜耐静水压值和透湿量之间的多元线性回归模型。通过对模型分析发现:纳米纤维膜的防水性能会随着其厚度、断裂强度、接触角的增加而提高;随着其孔径和孔隙率的增加而降低。纳米纤维膜的透湿性能会则随着其孔径、孔隙率的增加而提高;随着厚度、接触角和断裂强度的增加而降低。  然后,通过多针头混合纺丝工艺制备出PVDF/PVDF-HFP双组份混合纳米纤维膜,通过多针头分步纺丝工艺制备出TPU/PVDF/PVDF-HFP三组份复合纳米纤维膜,并对两种纳米纤维膜辅以热压工艺以提高其防水性能;采用中心组合实验对两种纳米纤维膜制备过程中涉及的部分工艺参数进行优化,结果表明:制备双组份混合纳米纤维膜较佳的实验条件为:混合膜中PVDF与PVDF-HFP的质量比2.96,热压温度138.98℃,热压压力0.57MPa,热压时间为7.25mmin。优化工艺条件下制备的双组份纳米纤维膜的耐静水压值为8456.66mmH2O,透湿量为11151.66g/m2·24h;制备三组份复合纳米纤维膜的优化实验条件为:复合膜中TPU纺丝时间2.07h,热压温度137.67℃,热压压力0.52MPa,热压时间为5.41min。在工艺优化条件下制备的纳米纤维膜的耐静水压值为10906.67mmH2O,透湿量为9608.67g/m2·24h。  最后,初步研究了不同粘合工艺制备的静电纺纳米纤维膜的防水透湿性能和剥离强度,结果发现使用反应型聚氨酯热熔胶粘合工艺制备的静电纺纳米纤维膜层压复合织物综合性能最好,已经可以满足目前市场上对于防水透湿织物性能的要求。
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