PTFE膜複合麵料的發展

戶外運動是以自然環境為場地，帶有探險性質的一組體育項目群，有攀岩、滑水、探險等多種運動形式。戶外運動起源於歐洲，早的戶外活動是為生存和發展而進行的活動，形式以采藥、狩獵和戰爭為主，二戰以後才逐漸發展成為休閑娛樂、提高生活質量的生活方式，20世紀80年代初，戶外運動被引入中國，並逐漸被人們接受，我國豐富多樣的地貌和人民生活水平的不斷提升為戶外運動提供了有利的條件，促使了戶外運動的迅猛發展，現在已成為大眾性的生活選擇之一[1~2]。根據不同的運動項目，戶外運動服裝也有諸多種類和款式，如滑雪衫、衝鋒衣、泳衣等，同時戶外運動服裝也需具有防風、防水、透濕、透氣等多種功能，而PTFE膜集眾多性能於一身，經過近40年的不斷創新，PTFE膜層壓複合麵料已在戶外運動服裝上有大量應用，國內外知名戶外運動服裝品牌Arcteryx，Thenorthface，Northland，Columbia等均有使用。本課題基於麵料的熱濕性能對PTFE膜戶外運動服裝在2.5km/s和6km/s的運動量下的熱濕舒適性進行研究，建立了基於PTFE膜麵料性能的熱、濕性能的預測模型，不但簡化了繁雜的物理指標測試，省略了著裝實驗過程，而且從熱、濕舒適性兩個方麵對PTFE膜麵料的研發製造進行理論指導，引導企業對PTFE膜麵料的自主創新研發，為戶外運動服裝產業的發展起到帶動作用，為國內企業從生產到研發創新型企業成功轉型提供有力的支撐，從而為提高國內PTFE膜和戶外運動服裝企業在國際競爭力打下堅實的基礎。1.2PTFE膜概述PTFE是一種白色蠟狀的直鏈晶形塑料，手感滑膩，結晶度高達92%～98%，其表觀透明度隨結晶度的提高而變差。PTFE為非熔流性材料，熱導率0.25W/(m·K)，熔點327℃，在熔點以上呈透明狀，幾乎不流動[3]。其玻璃化溫度為126℃，相對密上海工程技術大學碩士學位論文章緒論第2頁度為2.1～2.3，吸水率小於0.01%，伸長度為13％，不粘、不燃。PTFE的化學分子結構式為：其中數均相對分子量Mn＝0.18×106～1.48×107。PTFE分子中全部為C-F鍵，C原子連接的F原子完全對稱，C-F鍵又以共價鍵相結合，組成一個穩定結構，從而具有較好的電絕緣性、熱穩定性、耐化學腐蝕和耐大氣老化性能。此外PTFE的吸水率小，臨界表麵張力高達1.85×10-2N/m，很難被普通液體潤濕。1969年，Gore公司研製出PTFE微孔膜，孔徑小於0.2um，孔隙率達80%以上，1971年，Gore公司將PTFE膜與織物複合生產出Gore-tex功能麵料，並進行大規模生產。隨後，Gore公司將代產品推向市場[4]，初的PTFE膜三層複合織物，外層是以滌綸或尼龍，中間層是PTFE微孔膜，裏層是尼龍精編織物。近40年來Gore公司不斷的研發和創新，使得Gore-Tex層壓複合織物一直在運動服、防風服、防寒服、釣魚服、軍服、醫用手術服等方麵占據著主要市場[5]。20世紀80年代以後，我國才逐步開始對PTFE膜的開發。中國人民解放軍總後軍需裝備研究所（以下稱總後）張建春等人對Gore-tex織物中PTFE膜的微孔尺寸形態、三維結構、分布狀況等進行了測試和剖析，獨立設計了國內條雙向拉伸的PTFE膜生產線[6]。除總後外，我國還有許多公司和高校也對PTFE膜進行了研究，天津工業大學通過與Gore公司合作，開發出一係列PTFE膜保暖材料類產品；寧波登天氟材料公司將開發的PTFE膜做到較高的幅寬；香港理工大學、中國紡織科學研究院、東華大學等也有諸多研究成果。1.3國內外研究現狀1.3.1PTFE膜織物的熱濕舒適性國內外學者對PTFE膜層壓織物的熱濕舒適性能進行了一係列研究。韓國梨花女子大學的H.S.Choi和英國曼徹斯特城市大學的J.E.Ruckman，R.Murray[7]對PTFE膜層壓織物和PU塗層織物的熱濕性能進行了對比研究。GNaXypZ