PTFE膜的微孔性能展示

PTFE膜的微孔性能展示　　留直徑大於膜孔的氣體分子，這就是微孔膜的篩分效果。但在實際生產過程中，這種多孔膜卻較難製作。2.1.5毛細管凝聚機理凝聚溫度較低的氣體時，微孔內會產生毛細管凝聚現象，阻礙其他分子通過，因此，對於孔徑隻比分子篩稍大幾個、十幾個埃的膜孔，不同氣體的透過行為各異。　　2PTFE膜的防水透濕機製防水透濕是指水在一定壓力下不能侵入，水蒸汽卻能通過織物向外擴散的性能。膜結構及麵潤濕性能決定了PTFE膜的防水透濕性能，其中膜的形態結構對防水透濕性能的影響大於麵潤濕性能。PTFE膜層壓複合織物將紡織麵料與PTFE微孔薄膜結合在一起，取長補短，充分發揮各自的優勢，是當前戶外運動紡織品的主要發展方向之一。　　目前研究PTFE膜防水透濕性能的方式主要還是依靠經驗，對膜結構參數、環境等因素對透濕性能的影響方麵的研究還比較匱乏。因此，本節探討了PTFE微孔膜透濕過程中水汽的傳遞特點以及環境條件、膜結構參數與透濕速率的關係。PTFE膜通過雙向拉伸製成，麵含有大量微孔，且孔密度很高，每平方英寸的微孔量高達90億個，微孔麵積百分數高達80％。水在水蒸氣分子和雨滴狀態下的直徑如2-1所示，由可以看出水分子的直徑在20——10000UM之間，水蒸氣分子直徑得直徑在0.0004UM左右，PTFE微孔膜的半徑其遠小於雨滴的直徑，微孔膜利用尺寸的不同可以使水蒸氣分子透過，而即使直徑小的輕霧也不能通過。2-1水在不同形態下的直徑(UM)TABLE1-　　水的形態水蒸氣分子輕霧霧毛毛雨小雨中雨大雨暴雨直徑0.000042020040090020003000——40006000——10000PTFE微孔膜的防水性能可用耐水壓H征，且符合LAPLAEE公式:GRRHCOS2（2-12）其中：R—水的麵張力，—薄膜中毛細管與液體的接觸角，—水密度，R—第二PTFE膜熱濕傳遞機製和防護性能第13頁毛細管孔徑。　　由公式（2-12）可以看出，PTFE微孔膜的耐水壓高度與接觸角θ和微孔孔徑相關。當18090時，θ越大，耐水壓越高。PTFE微孔薄膜麵能很低，薄膜與水的接觸角為135.6°，所以COS0，由LAPLAEE公式可知，PTFE膜在一定水柱壓力下不會發生潤濕現象，同時由於薄膜本身具有一定的機械強度，使其受到壓力時不易破損，這些都有利於耐水壓的提高，一般而言，PTFE微孔膜的耐水壓均能達到10M水柱以上。然而，由2-1還可以看出：PTFE膜的微孔直徑遠遠大於水蒸氣分子直徑，因此，在膜兩側壓差的推動下水蒸氣分子可以通過膜孔，由於薄膜孔率高，所以PTFE微孔薄膜具有良好防水能力，透濕性能也有較高，這就是解決了防水與透濕難以兼容的問題。　　微孔膜的濕氣傳遞原理FIG.2-2MOISTURETRANSFERPRINCIPLEOFMICROPOROUSMEMBRANE膜類織物的透濕機理有兩種，即溶解擴散模型和微孔透濕模型，濕氣通過PTFE微孔膜的傳遞機理如2-2所示。當PTFE微孔膜織物服裝在穿著運動過程中，由於人體汗液與蒸汽的存在，必然會在PTFE微孔膜兩麵存在一定溫度梯度和氣壓差，水蒸氣就能從高濃度區域通過彎曲貫通的微孔向低濃度區域流動，而液態水卻不能通過。PTFE微孔膜的透濕過程本質上是一個擴散過程，它有3個部分組成:氣體或蒸汽在PTFE微孔膜麵“溶解”，在氣壓差或溫度梯度下薄膜內擴散，在濃度低的一側蒸發。　　FONSECA.G.F推出可適用於微孔膜傳濕速率WVT的經驗公式：BDT)1(7.0ABWVT（2-13）其中：A—常數，B—孔隙率，T—膜厚度，D—微孔直徑。第二PTFE膜熱濕傳遞機製和防護性能第14頁由公式（2-13）可知，在特定的環境條件下，當孔隙率B和膜厚度T一定時，傳濕速率隨著微孔直徑D的增加而減小；當孔隙率B和微孔直徑D一定時，傳濕速率隨著膜厚度T的增大而減小；當膜厚度T和微孔直徑D一定時，傳濕速率隨孔隙率B的增加而增大。　　TAGAWA等也計算出了傳濕量W公式：LNGDW241009.1（2-14）其中：—傳輸物質密度，N—孔數，L—膜厚度。由公式（2-14）可知，傳濕量與膜厚度成反比，與微孔直徑得4次方、孔數正相關，即厚度越小、微孔直徑越大、孔數越多，PTFE微孔膜的透濕量就越大，水蒸氣通過量越多。所以，在設計的PTFE微孔膜產品時，為使透濕性能優越可以減小膜厚度，增大開孔率。根據式(2-13)，(2-14)，經驗常數也被用來決定傳濕速率的大小，盡管方程便於使用，但卻難以定量述傳濕速率和PTFE膜結構參數、環境條件之間的關係。9pDU5F7qK