PTFE膜熱濕傳遞機製和防護性能

PTFE膜熱濕傳遞機製和防護性能PTFE膜熱濕傳遞機製和防護性能在戶外運動運動過程中，人體常常產生大量出汗以獲得產熱和散熱平衡，如果汗液或濕氣不及時的向外環境傳遞，大量積聚在服裝與皮膚間的微氣候中，人體就會感到不舒適，由此可知織物的熱濕傳遞性能對服裝舒適性的影響不容忽視。織物的熱濕性能對於戶外運動服而言尤為重要，更是直接影響戶外運動服裝的熱濕舒適性，因此有必要研究PTFE膜的熱濕傳遞機製。2.1PTFE膜的氣體透過機製氣體透過薄膜時的傳遞擴散方式和透過機理隨薄膜結構的不同而各異：氣體通過非多孔膜時為溶解一擴散機理，通過多孔膜時為微孔擴散機理。　　PTFE膜結構明顯、孔道互相貫穿（見第三章3-1），為多微孔膜，因此氣體透過機理為努森擴散、粘性流動、麵擴散流、分子篩分原理和毛細管凝聚機理等。2.1.1努森擴散努森擴散，又稱也稱KNUDSEN擴散、自由分子流，是指當薄膜孔徑很小或氣體壓力很低時，如果D/>>L，孔內分子流動受分子與孔壁之間的碰撞作用支配。如2-1的KNUDSEN擴散所示。單位麵積的氣體透過速率KQ、和透過係數KK用式（2-1）示:LRTPPMRTRQK1221234（2-1）其中RTMLRPPQKKK32412（2-2）根據公式（2-1）、（2-2）可知，氣體分子的透過係數與分子量的平方根成反比。　　當膜與壓差一定時，分子量這個唯一參數決定了膜的透過速率，因此在分子量相差較大的情況下，氣體的透過性能會有明顯的透過速率差。第二章PTFE膜熱濕傳遞機製和防護性能第10頁2-1POISEUILLE流動和KNUDSEN擴散示意FIG.2-1POISEUILLEFLOWANDKNUDSENDIFFUSION2.1.2粘性流動粘性流動，也稱POISEUILLE流動、分子擴散。若D1/，孔內分子流動受分子之間碰撞作用支配，則透過性能受粘性流動控製，此時努森擴散對氣體透過量的貢獻可以忽略，見2-1中POISEUILLE流動。由HARGEN-POIESUILLE方程可得單位麵積的氣體透過速率PQ和透過係數PK:LRTPPPPRQP1612122（2-3）12PPQKPP（2-4）由公式（2-3）、（2-4）可知，氣體的粘度差異對氣體分子的透過性能有一定影響。　　包括：CHUNG、LUCAS、REICHENBERG等，對氣體粘度進行估算的較為準確。除了溫度、分子量、氣體分子MOL體積等參數對氣體粘度有影響外，在CHUNG、LUCAS、REICHENBERG這三種計算方法中，氣體分子量的21次方也與氣體粘度呈正相關。然而，在PTFE膜的加工過程中，隻能使膜的孔徑在一個範圍內分布，並不能使其全部相同。若D1/，則努森擴散與粘性流動同時存在，那麼氣體透過PTFE膜的流量是就是由努森擴散和粘性流動共同作用的結果，且二者的通過量占總氣體透過量的比例也會隨著孔徑分布範圍的變化而變化，均不可以忽略不計。　　此時，同一氣體的單位麵積總透過速率Q、透過係數K分別可示為:第二章PTFE膜熱濕傳遞機製和防護性能第11頁PKQQQPKKKK（2-5）2.1.3麵擴散流當麵流存在時，努森擴散和麵擴散流共同作用決定了氣體流過膜孔流量。假使氣體分子與介質麵相互作用，氣體分子吸附在孔壁上，若存在壓力梯度，分子在麵的占據率不同，產生沿麵的濃度梯度和向濃度遞減方向的擴散，從而產生麵擴散流。麵擴散機理比較複雜。在低濃度梯度麵，費克定律（式2-6）可用來征純氣體的麵流量:DLDCDQSSSS)1(（2-6）由此可得麵通量SF為：DPDQLDUPFFSSSSS)1(（2-7）考慮孔徑對麵流的作用時:SAVOVSXNAS)1(Q（2-8）其中PVDS4（2-9）由式（2-6）和（2-7）可得:DPDXNALDDUPFFSAVOPSSSS4（2-10）根據式（2-10），若孔徑減小，則麵積變大，麵擴散通量增大，對於同一氣體，當努森擴散、層流和麵擴散同時發生時，其總通量TF為:DPDXRDCPRCMRCKFSSST3_2215.02（2-11）2.1.4分子篩分原理PTFE膜孔直徑介於不同氣體分子直徑之間，可使直徑小於膜孔的分子通過並截DOBWWUBLP