CN106363926A - 一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法 - Google Patents

一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法，包括以下几个步骤：使用分散聚四氟乙烯树脂粉体与溶剂以及表面活性剂按一定质量比混合，经过成熟、制胚、挤出成型、压延、一次拉伸、脱溶剂、中温二次纵向拉伸、低温二次横向拉伸、高温热处理定型等步骤，该方法不但批量生产工艺简单，生产过程可控且环保，质量稳定，表观好，而且膜的耐水压高、透气透湿量大，耐水洗，化学性质稳定等特点，该薄膜特别适合用于户外防水、透气和透湿服装、鞋具、军装等领域。

Description

一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法
技术领域
本发明涉及户外防水、透气和透湿服装、鞋具、军装等技术领域，尤其是涉及一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展、社会的进步及生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高。
纺织品已经从遮体御寒的基本功能延伸到美观、舒适、时尚、保护等功能，同样户外服装已经从防水、防风、御寒的基本功能延伸到防水、透气、透湿、防风等功能，人们的消费理念也逐步从简单的适用向保健、环保、多功能发展，各种智能化、功能化的纺织品得到广泛关注与发展，这对高性能的服装膜的开发，提出了新的要求和挑战。
聚四氟乙烯英文为polytetrafluoro ethylene，简称PTFE，是一种白色蜡状的直链晶形热塑性塑料，由于分子结构中每个碳原子链接的两个氟原子完全的对称，分子中没有亲水性集团和光敏基团，防潮、耐候性能好，C-F键的键能高且稳定，氟原子比氢原子的范德华半径大，氟原子的取代使聚四氟乙烯形成螺旋形结构，惰性的螺旋形全氟“外壳”加之聚合物的非极性和结晶结构，使得氟原子构成圆柱形外壳，使得其有优异的耐化学腐蚀性能，所有的强酸、强碱、强氧化剂及盐类对之皆无影响，因此被称为“塑料之王”。
聚四氟乙烯服装膜由于聚四氟乙烯本身的物理化学性质，使得聚四氟乙烯服装膜拥有天生疏水、防化学腐蚀、耐辐射、防潮等性质，同时经过制备方法的制备，使得聚四氟乙烯微孔薄膜，孔径为0.3～0.6μm之间，孔隙率为80%以上，毛毛雨直径为400μm，大雨直径3000μm左右，暴雨直径6000μm以上，是薄膜孔径的几百倍到几千倍，同时聚四氟乙烯具有天生的疏水性，雨滴很难穿透聚四氟乙烯服装膜，使得服装膜具有很好的防水效果，且工艺制备的改进使得聚四氟乙烯服装膜具有很高的耐水压。同时水蒸气分子直径0.0004μm，孔径大于水蒸汽分子的几百倍，同时又有膜内外温度差和蒸汽浓度差驱动， 汗蒸汽很容易通过微孔，把蒸汽排出体外，使得聚四氟乙烯服装膜具有很好的透气和透湿性能，汗蒸汽不积聚冷凝在体表和织物之间，令人体保持干爽舒适。
目前市场的防水透湿纺织品大部分是透气、透湿性能差、制备工艺不环保，穿着的舒适性差，就本身聚四氟乙烯服装膜由于其制备工艺复杂，影响因素多，工序长，在大批量生产的过程中存在不少的问题，生产的聚四氟乙烯服装膜大多存在耐水压低，透气与透湿性能差，产品的均一性差等问题，如宁波登天公开专利CN1382740A，静水压6000mm水柱，透湿量为11000 g/(m2.24h)；上腾新材料CN102151493A，静水压5000mm水柱，透湿量低于15000 g/(m2.24h)；后勤部CN1566204A，静水压8900mm水柱，透湿量10670 (g/m2.24h)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有工艺生产的聚四氟乙烯服装膜大多存在耐水压低，透气与透湿性能差的缺陷，提供了一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法，该服装膜可应用于户外防水、透气和透湿服装、鞋具、军装等领域。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法，包括如下步骤：
1）、将聚四氟乙烯树脂粉末、溶剂和表面活性剂按质量比为100:(22～30):(0.01～0.5），在30～50℃下，搅拌混合均匀；
2）、成熟：步骤1）混合好的料在28～45℃以及惰性气氛中恒温6～24小时；
3）、制胚：将步骤2）得到的料装入挤压机进行预成型，预压成型的压力9～20MPa，时间为1～10min，胚体密度为1.45～2.5g/cm3；
4）、挤出成型：将步骤3）得到的预成型品在45～60℃温区挤出成型得到直径为0.5～3cm圆柱毛坯，口模入口锥度50～70°，口模的温度45～75℃，压缩比为10～100；
5）、压延：将步骤4）的圆柱毛坯上压延机压延，温度恒定在50～70℃；
6）、第一次拉伸：将步骤5）压延后的样品纵向拉伸2～8倍，横向拉伸1.5～3倍，温度恒定在40～90℃，拉伸速率1～15m/s；
7）、第一次脱溶剂：将第一次拉伸后的样品在200～300℃进行第一次脱溶剂；
8）、第二次纵向拉伸：将步骤7）得到的样品在120～280℃纵向拉伸2～8倍，拉伸速率1～15m/s，同时进行第二次脱溶剂；
9）、第二次横向拉伸：将步骤8）得到的样品在50～130℃横向拉伸3～10倍，拉伸速率1～10m/s；
10）、定型：将步骤9）得到的样品在325～400℃进行热定型，定型时间30s～2min；
11）、步骤10）定型后的样品经冷却得到所述的高耐水压，高透气，高透湿服装膜。
优选地，所述聚四氟乙烯树脂粉末为粒径为0.1～0.2μm，分子量在800万以上分散聚四氟乙烯树脂粉末。
优选地，所述溶剂为异构烷烃和正烷烃的混合物，其中，异构烷烃的含量为90～98wt%，正烷烃的含量为2～10wt%。
优选地，所述异构烷烃的碳数为6～20，所述正烷烃的碳数为5～20。
更优选地，所述异构烷烃的碳数为6～20，所述正烷烃的碳数为6～18。
优选地，所述表面活性剂为甲苯、乙二醇、乙酸乙酯、多烯基丁二酰亚胺和含氟表面活性剂中的至少一种。
依上述方法制备的高耐水压、高透气、高透湿服装膜，按标准FZ/T01004-2008测试的耐水压达到18000mm水柱以上，按标准ASTM E96测试的透湿量达到32000g/m2/24h以上，按标准ISO 11092测试的透湿阻抗达到4.5m2.Pa/W以下，空隙率在85%以上。
附图说明
图1是本发明制备的聚四氟乙烯服装膜放大1000倍的SEM图；
图2是本发明制备的聚四氟乙烯服装膜放大5000倍的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1
一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法，包括如下步骤：
1、将分散聚四氟乙烯树脂粉末、溶剂、表面活性剂按一定的质量比（100:25:0.25）混合，加料的顺序为：先将表面活性剂加入溶剂中，混匀之后加入分散聚四氟乙烯树脂粉末中，再混合均匀；
（1）分散聚四氟乙烯树脂粉末粒径为0.1～0.2μm，分子量在800万以上，结晶度≥98%；
（2）溶剂为异构烷烃和正烷烃的混合物，其中，异构烷烃含量为90wt%，正烷烃含量为10wt%，所述异构烷烃为类异辛烷，所述正烷烃为正戊烷；
（3）表面活性剂是甲苯；
2、搅拌：将步骤1得到的混合物在40℃恒温条件下，匀速缓慢的搅动0.5小时，使之混合充分；
3、成熟：将步骤2混合好的料，装入恒温箱中在40℃，惰性气氛中恒温8小时；
4、制胚：将步骤3料装入挤压机进行预成型，预压成型的压力9～20MPa，时间为1～10min，胚体密度为1.45～2.5g/cm3；
5、挤出成型：将步骤4得到的预成型品在50℃温区进行挤出成型得到直径为0.5～3cm圆柱毛坯，口模入口锥度55°，口模的温度55℃，压缩比为50；
6、压延：将步骤5的毛坯经过压延机压延，温度恒定在60℃；
7、第一次拉伸：将步骤6得到的样品纵向拉伸1. 25倍，横向拉伸1.5倍，温度恒定在50℃，拉伸速率10m/s；
8、第一次脱溶剂：将步骤7得到的样品，在260℃进行第一次脱溶剂；
9、第二次纵向拉伸：将步骤8得到的样品，在240℃纵向拉伸5倍，拉伸速率10m/s，并同时进行第二次脱溶剂；
10、第二次横向拉伸：将步骤9得到的样品，在55℃横向拉伸8倍，拉伸速率10m/s;
11、高温热定型：将步骤10得到的样品，于380℃恒温热定型，定型时间30s；
12、冷却、收卷：将步骤11得到的样品，先慢后快速冷却至常温，以10m/s的速度收卷获得耐水压，高透气，高透湿聚四氟乙烯服装膜。
实施例2
一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法，包括如下步骤：
1、将分散聚四氟乙烯树脂粉末、溶剂、表面活性剂按一定的质量比（100:26:0.08）混合，加料的顺序为：先将表面活性剂加入聚四氟乙烯中，混匀之后加入分溶剂中，再混合均匀；
（1）分散聚四氟乙烯树脂粉末粒径为0.1～0.2μm，分子量在800万以上，结晶度≥98%；
（2）溶剂为异构烷烃和正烷烃的混合物，其中异构烷烃含量为98%，正烷烃含量为2%，所述异构烷烃为异十六烷，所述正烷烃为正辛烷；
（3）表面活性剂是乙二醇；
2、搅拌：将步骤1混合物在38℃恒温条件下，匀速缓慢的搅动0.5小时，使之混合充分；
3、成熟：将步骤2混合好的料，装入恒温箱中在45℃，惰性气氛中恒温10小时；
4、制胚：将步骤3料装入挤压机进行预成型，预压成型的压力15MPa，时间为1～10min，胚体密度为1.45～2.5g/cm3；
5、挤出成型：将步骤4得到的预成型品在60℃温区进行挤出成型得到直径为1.5cm圆柱毛坯，口模入口锥度60°，口模的温度75℃，压缩比为100；
6、压延：将步骤5的毛坯经过压延机压延，温度恒定在50℃；
7、第一次拉伸：将步骤6得到的样品纵向拉伸1.5倍，横向拉伸2倍，温度恒定在60℃，拉伸速率9m/s；
8、第一次脱溶剂：将步骤7得到的样品，在280℃进行第一次脱溶剂；
9、第二次纵向拉伸：将步骤8得到的样品，在250℃纵向拉伸5倍，拉伸速率9m/s，并进行第二次脱溶剂；
10、第二次横向拉伸：将步骤9得到的样品，在55℃横向拉伸8倍，拉伸速率9m/s;
11、高温热定型：将步骤10得到的样品，于380℃恒温热定型，定型时间50s；
12、冷却、收卷：将步骤11得到的样品，先慢后快速冷却常温，以9m/s的速度收卷获得耐水压，高透气，高透湿聚四氟乙烯服装膜。
实施例3
一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法，包括如下步骤：
1、将分散聚四氟乙烯树脂粉末、溶剂、表面活性剂按一定的质量比（100:30:0.15）混合，加料的顺序为：先将表面活性剂加入聚四氟乙烯中，混匀之后加入分溶剂中，再混合均匀；
（1）分散聚四氟乙烯树脂粉末粒径为0.1～0.2μm，分子量在800万～1000万，结晶度≥98%
（2）溶剂为异构烷烃和正烷烃的混合物，其中异构烷烃含量为95%，正烷烃含量为5%，所述异构烷烃为异构二十烷，所述正烷烃为正十二烷；
（3）表面活性剂是多烯基丁二酰亚胺跟含氟表面活性剂的混合物，质量百分比各为50%；
2、搅拌：将步骤1混合物在40℃恒温条件下，匀速缓慢的搅动0.2小时，使之混合充分；
3、成熟：将步骤2混合好的料，装入恒温箱中在28℃，惰性气氛中恒温熟化24小时；
4、制胚：将步骤3料装入挤压机进行预成型，预压成型的压力15MPa，时间为1～10min，胚体密度为1.45～2.5g/cm3；
5、挤出成型：将步骤4得到的预成型品在60℃温区进行挤出成型得到直径为1.5cm圆柱毛坯，口模入口锥度65°，口模的温度72℃，压缩比为80；
6、压延：将步骤5的毛坯经过压延机压延，温度恒定在50℃；
7、第一次拉伸：将步骤6得到的样品纵向拉伸2倍，横向拉伸3倍，温度恒定在55℃，拉伸速率10m/s；
8、第一次脱溶剂：将步骤7得到的样品，在285℃进行第一次脱溶剂；
9、第二次纵向拉伸：将步骤8得到的样品，在260℃纵向拉伸6倍，拉伸速率10m/s，并进行第二次脱溶剂；
10、第二次横向拉伸：将步骤9得到的样品，在68℃横向拉伸10倍，拉伸速率10m/s;
11、高温热定型：将步骤10得到的样品，于385℃恒温热定型，定型时间55s；
12、冷却、收卷：将步骤11得到的样品先慢后快速冷却至常温，以9m/s的速度收卷获得耐水压，高透气，高透湿聚四氟乙烯服装膜。
图1和图2分别为本发明制备的聚四氟乙烯服装膜放大1000倍和5000倍的SEM图片，该膜的性能数据如下：
耐水压测试方法采用标准FZ/T01004-2008；
透湿量测试方法采用标准ASTM E96；
透湿阻抗测试方法采用标准ISO 11092；
本发明实施例1-3的聚四氟乙烯服装膜水洗5次，耐水压仍在15000mm以上(测试标准FZ/T01004-2008)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高耐水压、高透气、高透湿服装膜的制备方法，包括如下步骤：
1）、将聚四氟乙烯树脂粉末、溶剂和表面活性剂按质量比为100:(22～30):(0.01～0.5），在30～50℃下，搅拌混合均匀；
2）、成熟：步骤1）混合好的料在28～45℃以及惰性气氛中恒温6～24小时；
3）、制胚：将步骤2）得到的料装入挤压机进行预成型，预压成型的压力9～20MPa，时间为1～10min，胚体密度为1.45～2.5g/cm3；
4）、挤出成型：将步骤3）得到的预成型品在45～60℃温区挤出成型得到直径为0.5～3cm圆柱毛坯，口模入口锥度50～70°，口模的温度45～75℃，压缩比为10～100；
5）、压延：将步骤4）的圆柱毛坯上压延机压延，温度恒定在50～70℃；
6）、第一次拉伸：将步骤5）压延后的样品纵向拉伸2～8倍，横向拉伸1.5～3倍，温度恒定在40～90℃，拉伸速率1～15m/s；
7）、第一次脱溶剂：将第一次拉伸后的样品在200～300℃进行第一次脱溶剂；
8）、第二次纵向拉伸：将步骤7）得到的样品在120～280℃纵向拉伸2～8倍，拉伸速率1～15m/s，同时进行第二次脱溶剂；
9）、第二次横向拉伸：将步骤8）得到的样品在50～130℃横向拉伸3～10倍，拉伸速率1～10m/s；
10）、定型：将步骤9）得到的样品在325～400℃进行热定型，定型时间30s～2min；
11）、步骤10）定型后的样品经冷却得到所述的高耐水压，高透气，高透湿服装膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯树脂粉末为粒径为0.1～0.2μm，分子量在800万以上分散聚四氟乙烯树脂粉末。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为异构烷烃和正烷烃的混合物，其中，异构烷烃的含量为90～98wt%，正烷烃的含量为2～10wt%。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述异构烷烃的碳数为6～20，所述正烷烃的碳数为5～20。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为甲苯、乙二醇、乙酸乙酯、多烯基丁二酰亚胺和含氟表面活性剂中的至少一种。
6.一种如权利要求1-5任一所述方法制备的高耐水压、高透气、高透湿服装膜。
7.如权利要求6所述的高耐水压、高透气、高透湿服装膜，其特征在于：按标准FZ/T01004-2008测试的耐水压达到18000mm水柱以上，按标准ASTM E96测试的透湿量达到32000 g/(m2·24h)以上。
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