超细羊毛粉体对聚氨酯膜防水透湿性的影响
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超细羊毛粉体对聚氨酯膜防水透湿性的影响
邓春雨!黄开勋!!(华中科技大学化学系,武汉,"#$$%")
徐卫林!!(武汉科技学院纺织材料研究所,武汉,"#$$%#)
摘!要:为了提高聚氨酯膜的防水透湿性,尝试用自制的超细羊毛粉体来填充改性聚氨酯,并对改性的聚氨酯
膜进行性能测试,探讨超细羊毛粉体的加入对聚氨酯膜防水透湿性能的影响.
关键词:超细羊毛粉体,聚氨酯,防水透湿性,膜,改性
中图分类号:&'()*+*)%!!!文献标识码:,!!!文章编号:($$"-%$)#(.$$/)$0-$$(*-$#
!!国内外用有机粉体改善聚氨酯(12)功能性的
文章较多,比如用纤维素改善聚氨酯的防水透湿
性[(],用木质素改善聚氨酯的热力学性能和生物
降解性[.],用淀粉改善聚氨酯的吸水性和生物降
解性[#],用蚕丝改善聚氨酯的力学性能等["].但
是用超细羊毛粉体来改善聚氨酯的功能在国内外
都未曾报道过.本实验采用废弃羊毛短纤维以特
殊加工设备制成的超细羊毛粉体为填充剂,探讨其
加入量对聚氨酯膜的结构性能及防水透湿性能的
影响.
(!实验部分
!+!"实验材料
聚氨酯(12),型号0(//,山东烟台华大化学
工业有限公司;二甲基甲酰胺(345),分析纯,天
津市福晨化学试剂厂;超细羊毛粉体,自制,平均粒
径(+%!6.
!+#"实验方法
本实验采用湿法制膜.按照不同的比例称取
超细羊毛粉体溶于定量的二甲基甲酰胺中,用超声
波分散#$678,然后将其倒入定量的聚氨酯溶液中
收稿日期:.$$*-$/-.#
作者简介:邓春雨,男,()%)年生,在读硕士研究生.主要从事
聚氨酯功能性材料的研究.
(含固率#$9)用电磁搅拌器均匀搅拌.$678,用
真空泵脱气并静止脱泡.:,得到铸膜液,将铸膜液
均匀涂覆在玻璃板上,迅速放入#$;的温水中,静
置(:.取出烘干,试样即成.
!+$"主要参数测试
(<#公司的 @A8BA.$$型扫描电子显微镜
对聚氨酯膜的表面形貌进行扫描,放大倍率为0$$
倍.
(<#C)分析
用美国D7EFGHB公司的,IBAJ#/$型红外光谱分
析仪,对聚氨酯膜的红外吸收光谱进行测试.
(<#<#!透湿性测试
参照国标KLM&(.%$"N)(织物透湿量测定方
法—透湿杯法,选定试验条件:温度:#0;O(;,相
对湿度:/*9O*9.
(<#<"!防水性测试
参照国标KLM&"%""N())%纺织织物抗渗水性
测定—静水压试验法.采用温州大荣纺织仪器有
限公司的PK(L)0(.3N.$型数字式渗水性测定仪
进行测试.测试时水温约.*;;水压上升的速率
设定为($$$1AM678.
(<#D'&CQD**//型万能强力仪,夹距#$66,
拉伸速度($$66M678.每组测*个样,取平均值.
—*(—
"#%%&年第'期!!!!!!!!!!!!产业用纺织品!!!!!!!!!!!!!!!研究报告
!"结果与讨论
!#"#聚氨酯膜的表面形貌及特性
不同羊毛粉体含量的聚氨酯膜的电镜照片如
图$.其中,电镜照片(%),(&)和(')分别代表羊
毛粉体含量为(),$()和!()的湿法共混膜.从
图中可以看到羊毛粉体在共混膜中的分散基本均
匀,没有大块的团聚现象出现.羊毛粉体加入后,
聚氨酯膜的表面粗糙度增加.图!为三种聚氨酯
(%)纯聚氨酯膜
(&)含$()羊毛粉体的聚氨酯膜
(')含!()羊毛粉体的聚氨酯膜
图$"聚氨酯膜的表面形貌
膜的红外光谱图,从上向下依次为纯聚氨酯膜,含
有$()和!()羊毛粉体的共混膜.从图中都可以
观察到*个明显的吸收峰,分别位于+ +!+,! ,-(,
$ *+$,$ .((,$ -++,$ !!!,$ (.* / '0.从图中三条
曲线可以看出,羊毛粉体加入前后聚氨酯的红外光
谱没有明显变化.说明羊毛粉体并没有影响聚氨
酯大分子的化学键,在简单物理共混的条件下很难
生成稳固的新的键合.
图!"聚氨酯膜的红外吸收光谱
!#!#超细羊毛粉体对聚氨酯膜透湿性能的影响
从表$的透湿性数据可以看出,加入-),
$()的羊毛粉体后的聚氨酯膜的透湿性能与原样
差别不大.这可能是由于羊毛粉体在聚氨酯中含
量过少而被单个包覆住,没有能够形成大量连续的
孔隙来让水汽通过,影响透湿通道的形成.只有在
粉体含量上升到$-)左右时,透湿性能才有一定
程度的提高,而且之后随着粉体含量的提高,连续
排列的粉体增加,透湿量逐渐增大,可见羊毛粉体
在聚氨酯膜的透湿中起到很关键的作用.在理论
上,我们认为共混膜透湿性能的提高一方面是由于
表面羊毛粉体本身较好的回潮性能使得薄膜的吸
湿性能增加,另一方面是在薄膜的内部连续的羊毛
粉体形成了一条条可以让水汽通过的通道.此外,
羊毛粉体与聚氨酯的复合界面会出现大量的缝隙,
这些缝隙连接起来就能够形成另外的透湿通道.
特别当羊毛粉体含量达到!()时,连续的羊毛粉
体形成了大量的透湿通道,以至于透湿量增大显
—.$—
研究报告" " " " " " " " " " " " " " "产业用纺织品" " " " " " " " " " " " " "总第"$"期"
著.聚氨酯膜的透湿性并不是随羊毛粉体的加入
线性增加的,羊毛粉体含量至!"#时变化还不大.
表!"超细羊毛粉体的加入对聚氨酯膜性能的影响
羊毛加入量
(#)
透湿性
[$%(&' ()]
防水性
()*)
断裂伸长
(&&)
断裂强力
(+)
",-."/"!"','011"0/"
.,.2"1.-"''.0'.30-2
!",11"./'"'!10'.!01,
!.-''".-!"!2303--0./
'"..2",/3"!1/0.,-0,.
#0$"超细羊毛粉体对聚氨酯膜防水性能的影响
同一高分子膜的防水性和透湿性,是一对矛盾
因素,透湿量高则防水性就低,反之亦然.实验中
加入的羊毛超细粉体是一种吸湿性很好的材料,它
对透湿性有很大的影响,对抗渗水性也必定有一定
的影响.从表!中的防水性数据可以看出,随着羊
毛粉体的加入,试样防水性能有很大下降,而且随
粉体的加入量增加,聚氨酯膜的防水性显著下降.
但是这种降低并不是线性的.随着粉体的增加,粉
体与聚氨酯之间有大量的孔隙生成,增加了小颗水
滴通过的可能.此外,随着粉体含量的增加,溶剂
量相对减少,因而粉体团聚的可能性增大,孔隙相
应增大,水滴也有可能从团聚的粉体间通过,从而
使得防水性能下降.
#0%"超细羊毛粉体对聚氨酯膜力学性能的影响
超细羊毛粉体的加入是为了改善聚氨酯膜的
防水透湿性,但是聚氨酯膜的力学性能也是一个非
常重要的物理指标.从表!中的断裂伸长和断裂
强力两组数据可以看出,添加超细羊毛粉体后聚氨
酯膜的力学性能呈现下降趋势,且羊毛粉体的加入
对断裂强力的影响更为明显.产生这种现象的原
因是由于加入羊毛粉体以后,聚氨酯较为规整,均
一的内部结构出现了一定的破坏.聚氨酯中的粉
体和聚氨酯之间由于没有生成新的键合,因而在界
面处有大量的缝隙存在,这些缝隙增加了聚氨酯的
吸湿透湿能力,同时也使聚氨酯的力学性能受到一
定的损失.
,4结论
用超细羊毛粉体来改性聚氨酯并制备成湿法
膜,测试表明羊毛粉体在膜中分布均匀,与聚氨酯
有很好的相容性.随着羊毛粉体含量的增加,能明
显改善聚氨酯膜的吸湿,透湿性能.但同时随着粉
体含量的增加,膜的防水性能,力学性能等方面有
一定的下降趋势,因而需要很好地控制粉体含量.
与其他几种用有机粉体改性的聚氨酯膜相比,
这种方法的优越性在于所用羊毛粉体的原料为工
厂废弃物,价格便宜,改性膜的制备工艺不太复杂,
便于工业化生产.超细羊毛粉体改性的聚氨酯可
涂层到织物上,制成透湿性显著改善的合成革.
参考文献
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