PTFE微孔薄膜透濕原理詳細介紹

PTFE微孔薄膜透濕原理詳細介紹

空氣、水蒸氣在織物中的傳遞可視為多孔固體介質中的分子擴散過程。根據傳質理論，固體中的分子擴散可分為兩種類型，一種是與固體內部的結構基無關的擴散，另一種是與固體內結構有關的多孔介質內的擴散。織物吸濕通過纖維自身進行傳遞水分的過程可以視為前一種擴散，而不分通過聚四氟乙烯微孔薄膜內孔隙通道的擴散則是後一種擴散。這種擴散主要與多孔介質的孔經形狀、大小以有氣體分子運動的平均自由程（用h表示）有關。

根據多孔介質毛細孔道的直經大小，可將多孔介質內的擴散機理表示成如圖所示的三種類型。

1. 分子擴散 當多孔介質的孔道平均直經d＞100h時，如圖3—8（a）所示，孔道的直經較大，氣體或液體分子通過孔道時，碰撞主要發生在流體分子之間，而流體分子與孔壁碰撞的機會較少，此類擴散遵循費克（Fick）擴散定律，故又稱為費克型擴散。

2．努森擴散 當固體介質內孔隙平均直經d與分子平均自由程之間的關係為h＞10d時，如圖3—8（b）所示，孔道直經較小，分子與孔壁碰撞的機會多於分子之間的碰撞機會，流體通過孔道擴散時碰撞主要了生在流體分子與孔壁之間，而流體分子之間的碰撞退居次要地位，此類擴散不再遵循費克定律，稱為努森（Knudsen）擴散。

3．過渡擴散 若分子平均自由程h與孔道的平均直經d相差不多，如圖3—8（c）所示，這類擴散稱為過渡擴散。在這種條件下，分子與分子間碰撞和分子與孔壁碰撞都很重要。

三種同類型的擴散機理不同，其擴散傳質特點和計算方法也不相同。由此可知，聚四氟乙烯微孔薄膜的孔隙結構參數對薄膜的透濕性能有本質上的影響。

由於聚四氟乙烯微孔薄膜中，微孔平均孔經比水分子直經大許多倍，因比水蒸氣分子在膜中的擴散屬氣體在多孔材料中擴散機製中的分子擴散。此時水蒸氣分子與孔壁的碰撞影響可以忽略不計，因而為水蒸氣通過提供了必要條件。根據哈根一泊肅（Hagen—Poiseuille）方程，可以求出理論透濕量（Kg/m2.s）:

Q=Л/ 8.Nr4/kb（MPO/gRT）P

式中：N 單位平麵的孔數

R 孔的平均半經

B 薄膜厚度

p 聚四氟乙烯薄膜兩側壓差

g 粘帶係數

k 通道的曲折係數

R 氣體常數（8.3144J/K.mol）;

T 溫度，K；

M 水的摩爾質量0.0180kg/mol;

p0 水蒸氣平均壓強。

MPO/RT實際上就是平均水蒸氣濃度kg/m3).將上式寫成：Q=C(Nr4/kb) P

式中C是常數。

從上式可以發現，影響理論透濕量的薄膜材料本身的主要因素是微孔孔經、單位麵積的孔數、薄膜厚度和通道的曲折係數。在穩定擴散狀態下，水分通過這些孔道擴散的理論透濕量與通道的厚度成反比，與薄膜兩側壓差成正比，同時如果孔隙通道的彎曲越多，相應的擴散體分子與孔壁碰撞的機會也越多，薄膜的傳濕阻力也越大，理論透濕量越小，微孔孔經越大，水分擴散的自由載麵積也越大，傳濕阻力相應會小些。理論透濕量越大。單位麵積孔數越多，理論透濕量也越大。另一方麵，薄膜內孔隙孔經開口的大小直接影響水分進入孔道的阻力，開口越大，水分進入孔道的阻力越小，反之水分子進入孔道之前的擴散軌跡收縮產生的擴散阻力也越大，在水分離開織物的一麵，孔經越大，水分擴散的自由截麵積也越大，傳濕阻力相應會小些，理論透濕量會大些。

【ManBetX官方登录器 www.msc111tyc.com】[PTFE膜複合係列] [EVent PTFE膜與Pu膜三層貼複合麵料防水性能測試對比] [可“呼吸”的功能性麵料PTFE膜層壓複合麵料] [Event PTFE膜複合麵料的詳細知識] [什麼是ePTFE膜?ePTFE膜的作用和用途?ePTFE膜複合的原理] [PTFE膜的分類及應用] [新型功能麵料材料:ETFE膜和PTFE膜] [PTFE膜的簡介及微結構特征] [什麼是PTFE膜? PTFE微孔薄膜的原理] [PTFE是什麼材料？PTFE膜是什麼材質?] [PTFE膜和TPU膜有什麼不同？PTFE膜和TPU膜的防水透氣測試標準]