CN117621583A

CN117621583A - 一种防水透气材料

Info

Publication number: CN117621583A
Application number: CN202210965416.1A
Authority: CN
Inventors: 彭鹏
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2024-03-01

Abstract

本发明公开一种防水透气材料，所述材料至少包含防水透气膜层、双组分基材层以及纤维透气膜层，所述防水透气膜层是由聚四氟乙烯多孔质薄膜构成，所述纤维透气膜层中含有串珠状的纳米纤维，所述串珠的直径为2～25μm，所述防水透气材料的平均孔径为0.50～1.50μm。本发明的防水透气材料具有使用寿命长、防水性能优异、透气性能极佳的特点。本发明的防水透气材料可应用于音声用途领域。

Description

一种防水透气材料

技术领域

本发明涉及一种防水透气材料。

背景技术

防水透气材料是一种通过本身良好的通气性来调整材料的内压力，发挥防水功能，从而达到防止机器设备内部被浸水和污染的目的。目前防水透气材料被广泛应用于汽车部品、手机、家电、OA产品、户外设备等领域。

当防水透气材料被应用于电子设备、手机以及其他便携式无线设备的传感器上时，防水透气材料可以保护设备传感器不受水、盐分和其它腐蚀性液体等污染物的影响，确保传感器测量精确、性能稳定。当防水透气材料被应用于电子设备、手机以及其他便携式无线设备的音声部件时，由于音声部件都带有磁性，极容易吸附外界微小的金属颗粒，导致音质下降甚至是损坏，而防水透气材料可以有效地防止微小金属颗粒的入侵，同时由于防水透气材料具有良好的通气性能，使得气压保持平衡，防止因为振动导致气压的不稳定，从而影响声音的传输性、完整性和质量等问题的发生。

目前市场上的防水透气材料的结构多为基材层表面附上膜材料，然而存在以下几点问题：一是基材层易老化，在有一定的温度或紫外线照射等情况下，基材层存在耐温性、耐候性较差的问题，使用过程中会因为高温或紫外线造成基材层老化，从而丧失防护性能。二是粘合剂失效导致分层，基材层和膜层大多是通过粘合剂进行贴合加工的，随着使用时间的增加，易发生粘合剂失效，造成基材层和膜层分层的问题。三是在一些防水性能要求较高的场合，比如应用于水下的电子设备产品，为了提高材料的防水防护性，会采用加厚膜或双层膜进行复合加工，这样就会造成材料的透气性能下降。

因此，针对上述这些问题，市场上也出现了许多解决方案。如中国公开专利CN112663344A中公开了一种防水透湿膜及其制备方法，为了增加材料的透气性，构成该防水透湿膜材料的膜具有贯通的通孔，虽然在一定程度上可以增加材料的透气性，但是会使材料的防水性能以及耐水压性能降低，从而造成材料的防水性能下降等隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用寿命长、防水性能优异、透气性能极佳的防水透气材料。

本发明的技术解决方案如下：本发明的防水透气材料至少包含防水透气膜层、双组分基材层以及纤维透气膜层，所述防水透气膜层是由聚四氟乙烯多孔质薄膜构成，所述纤维透气膜层中含有串珠状的纳米纤维，所述串珠的直径为2～25μm，所述防水透气材料的平均孔径为0.50～1.50μm。

上述聚四氟乙烯多孔质薄膜优选为普通聚四氟乙烯膜、膨体聚四氟乙烯膜或可溶性聚四氟乙烯膜。

上述纤维透气膜层的克重优选为100～1500mg/m²。

上述纳米纤维的平均直径优选为100～300nm。

上述基材层优选是由长丝纺粘无纺布构成。

上述长丝纺粘无纺布优选是由皮芯型双组分结构的长丝构成，所述皮层优选为熔点在110～230℃的聚酯材质，芯层优选为熔点在240～270℃的聚酯材质。

构成上述基材层的长丝纤度优选为2.0～15.0dtex。

上述基材层的克重优选为20～260g/m²。

本发明防水透气材料的耐水压优选为10～100KPa。

本发明防水透气材料的透气速率优选为1.0～10.0cm/s。

本发明的有益效果：本发明的防水透气材料具有使用寿命长、防水性能优异、透气性能极佳的特点，该防水透气材料可应用于绝大多数防水透气材料领域，特别是透气性能要求极高的音声用途领域。

具体实施方式

本发明的防水透气材料至少包含防水透气膜层、双组分基材层以及纤维透气膜层，所述防水透气膜层是由聚四氟乙烯多孔质薄膜构成，所述纤维透气膜层中含有串珠状的纳米纤维，所述串珠的直径为2～25μm，所述防水透气材料的平均孔径为0.50～1.50μm。其中，防水透气膜为具有微小孔径的多孔质薄膜材料，薄膜材料大致可分为致密性薄膜、多孔质薄膜、纤维膜和复合膜，多孔质薄膜具有大量的极细微孔隙，因此具有极佳的防水性能。基材层为双组分基材层，基材层中的纤维为双组分材质，优选皮芯复合结构，皮层为低熔点物质，芯层为高熔点物质，在防水透气膜层与基材层贴合的时候，通过一定的温度和压力可以使皮层物质熔融，然后与防水透气膜层紧密贴合，从而解决了因采用粘合剂而造成材料分层等问题。上述纤维透气膜层是由纳米纤维构成的类似薄膜状的纤维集合体层，由于纳米纤维具有良好的防尘防水性以及透气性，采用纳米纤维制得的纳米纤维材料相对于PTFE防水膜，不仅可以维持材料优异的防尘防水性能，还能够改善材料的透气性能。上述纳米纤维优选为静电纺丝制得的纳米纤维。

上述纳米纤维上存在平均直径在2～25μm之间的串珠，这个串珠就是纳米纤维上面串着的珠子。纳米串珠纤维主要是通过调整纺丝加工条件，特别是纺丝溶液的浓度得到的。在一定范围内，当纺丝溶液的浓度越低，其串珠产生的就越多，直径也就越大。然而，串珠的直径必须控制在一定的区间内，如果串珠直径大于25μm的话，珠粒的直径过大，存在于纳米纤维集合体中间时，会撑大纳米纤维之间的间隙，使得纤维透气膜中纤维的致密性降低，导致材料的防水性能存在不足的隐患；如果串珠直径小于2μm的话，纤维之间的排列较为致密，极细的纤维容易粘结成膜，导致材料的透气性能严重下降，此外当串珠直径过小，说明纺丝溶液的浓度可能较高，此时纺出的纤维直径较大，从而导致所得纤维透气膜的间隙变大，材料的防水防尘性能就会出现明显地下降，粉尘以及水分容易透过纤维透气膜层，从而造成整体材料的防护性能变差。因此，纤维透气膜层中含有适当的串珠，使得纳米纤维集合体的实际孔隙正好达到防水的需求，串珠不仅不会降低材料的防水性能，还会一定程度上提高材料的透气性。考虑到材料的防水与透气都可以达到的最佳范围，本发明的串珠平均直径优选6～12μm。

本发明的双组分基材层在防水透气膜层和纤维透气膜层之间，如果防水透气膜层和纤维透气膜层不是分居于中间基材层的两侧的话，而是聚集于同一侧，由于防水透气膜层具有光滑的表面，与纤维透气膜层的结合力不够，容易造成纤维透气膜层脱落，使用过程中，就会导致材料的防水防尘性能下降，当材料应用于电子产品，特别是声学类电子产品时，材料的防护性能不足，可能会导致水分以及异物的侵入，造成设备音质下降甚至是损坏。

本发明的防水透气材料的平均孔径为0.50～1.50μm，如果防水透气材料的平均孔径大于空气和水蒸气的粒径，空气和水汽就可以顺利地透过材料，使得材料具有良好的透气效果，使用时可以迅速地调整材料的内外气压差，不会因为气压的变化造成传输音质的损伤，甚至设备的损坏。另外，水珠以及粉尘的尺寸相对较大，材料的平均孔径小于水珠和粉尘的粒径后，水珠以及粉尘就不能顺利透过材料，从而使得材料具有了防水防尘的功能。如果防水透气材料的平均孔径过小的话，材料的透气性能势必降低，气压调节效果下降；如果防水透气材料的平均孔径过大的话，细小的水珠以及粉尘容易通过，材料防水防尘效果下降。

上述聚四氟乙烯多孔质薄膜优选为普通聚四氟乙烯膜（PTFE）、膨体聚四氟乙烯膜（ePTFE）或可溶性聚四氟乙烯膜（PFA）。聚四氟乙烯材料是一种以四氟乙烯为单体制成的高分子聚合物，具有优异的耐热、耐寒性、耐酸、耐碱以及耐药品的特点，可以在-180～260ºC超宽温度范围内长期使用。另外，由于氟-碳分子间作用力极低，聚四氟乙烯的摩擦系数低，具有不粘性的特点，无法被灰尘等杂质附着，容易清灰。可溶性聚四氟乙烯膜（PFA）为少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物，采用可溶性聚四氟乙烯树脂可以直接采用普通热塑性成型法加工成可溶性聚四氟乙烯膜薄膜，该薄膜具有熔融性强以及溶体粘度低的特点；膨体聚四氟乙烯（ePTFE）是由聚四氟乙烯分散树脂经过定向或双定向拉伸，具有微细纤维连接而形成的网状结构，这些微细纤维形成无数细孔，具有“结与纤维”的超微结构，因此该膜具有孔径小、均匀性好的特点，从而该膜作为防水透气膜具有优异的防尘防水性以及透气性。考虑到可以得到平均孔径适当的防水透气材料，从而维持材料优异的通气性以及防护性，本发明的防水透气膜优选膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜。上述膨体聚四氟乙烯膜的孔径优选为5.0纳米～1.0毫米。

上述纤维透气膜层的克重优选为100～1500mg/m²。虽然纤维透气膜层的克重越大，所得材料的防水性能越好，但该材料的透气性能就会越差，因此，纤维透气膜层的克重需要控制在合理的范围内，如果纤维透气膜层的克重过低，材料的孔径会变大，材料的防尘防水性能将会降低；如果纤维膜层的克重过高，材料的透气性能将会下降，由于本法明的纳米纤维加工方式优选静电纺丝加工，静电纺丝属于干法纺丝工艺，若纤维透气膜层的克重过大，加工时容易发生溶剂挥发不充分，纤维再次熔融缠结成膜，导致透气性急剧下降等现象。考虑到本发明的材料不仅具有优异的防水效果，而且还具有良好的通气性能，上述纤维透气膜层的克重更优选为100～1500mg/m²。

上述纳米纤维的平均直径优选为100～300nm。纳米纤维的直径直接影响到材料的孔径大小，当纳米纤维的直径过小时，所得材料的孔径极低，材料的透气性能急剧下降，当材料被应用于电子产品时，电子产品就会受到气压、温度变化等影响，无法迅速调整内外气压差，电子产品的壳体就会有损坏的风险。当应用于声学产品领域时，声音传输效果将会大受影响，音质急剧下降；而当纳米纤维的直径过大时，所得材料的孔径变大，其防尘防水性能也会大幅下降，当材料被应用于电子产品时，电子产品在受到水分或者粉尘的侵入时，就无法起到很好的防护效果，而且异物进入可能会导致产品的使用寿命大幅下降。综合考虑到材料的防水性能以及透气性能，本发明的纳米纤维直径更优选150～250nm。

本发明的纳米纤维的材质可以是蛋白质纤维、纤维素纤维、壳聚糖等天然由来材质，也可以是聚酰胺（尼龙）、聚苯乙烯、聚醚砜、聚乳酸、聚氨酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚酯等合成材质。考虑到材质的耐候性和使用稳定性，本发明纳米纤维的材质优选聚酰胺（PA）、聚氨酯（PU）或聚偏氟乙烯（PVDF）材质。

上述基材层优选是由长丝纺粘无纺布构成，这里的长丝纺粘无纺布是指连续不断的长丝纺粘无纺布材料，该长丝无纺布具有强力好、耐磨性佳、不掉屑、耐候性好等特点，非常适合用于防水透气材料领域。基材层的长丝排列方向为杂乱排列，材料整体呈现出各向同性。当材料被应用于声学电子产品时，声波传递到纤维，就会产生反射、透射、吸收等现象，声波作用还会像机械的拉伸作用一样，使材料内部的纤维发生宏观的振动，随着声波的疏密形成逐断波动并向前扩展，从而产生内摩擦和发热损耗。声波的来源几乎是从各个方向同时传来的，若基材材料呈现各向异性，不同方向的声波损耗会不同，从而影响到声音的传播质量。考虑到材料需要尽可能地不影响声音的传播效果，基材优选各向近似同性的无纺布材料，纤维在其中杂乱排列，不会造成声波的波动。

上述长丝纺粘无纺布优选是由皮芯型双组分结构的长丝构成，所述皮层优选为熔点在110～230℃的聚酯材质，芯层优选为熔点在240～270℃的聚酯材质。本发明采用皮芯结构的双组分纤维制成的材料作为基材层，通过温度将皮层熔融使其与膜进行贴合，该方法加工而成的材料具有贴合牢度高，耐候性好，不易分层，使用寿命长等特点。如果采用热熔胶作为介质，将防水透气膜与基材层进行贴合的话，热熔胶容易堵塞材料的孔径，从而造成材料的通气性降低，同时热熔胶的耐候性较差，随着材料长时间的使用以及温度等因素的影响，材料中的热熔胶极其容易发生失效，造成膜与基材分层等问题。如果上述皮芯型双组分纤维的皮芯层熔点过低的话，材料安装到电子产品里面后，当受到一定温度，纤维皮层容易发生熔融，此时纤维与膜层的结合牢度下降，材料会有掉膜的隐患，材料在使用过程中如果发生膜剥离现象，等于材料失去了防护效果，丧失了使用性能；如果皮芯型双组分纤维的皮芯层熔点过高的话，则长丝无纺布材料不容易被熔融粘着，与膜的贴合加工不容易实施，与此同时若贴合加工温度过高的话，长丝无纺布材料的芯层也特别容易发生熔融，造成加工后的材料透气性大幅度降低，无法及时调整设备内外气压差，亦会造成使用性能丧失。

构成上述基材层的长丝纤度优选为2.0～15.0dtex，构成基材层的长丝的纤度能影响到材料的通气度和防水性，当纤维的纤度过低时，所得基材层的孔径低，透气性能就差；当纤维的纤度过高时，所得基材层的孔径大，虽然基材的透气性可以得到改善，但是由于纤度大，材料的表面平整性和均匀性差，性能不稳定，特别是在声学领域，均匀性较差的话，会影响音质，造成设备的性能下降。另外，纤维的纤度过高，当所得的基材与膜贴合时，同克重下，同面积内与膜接触的纤维根数相对较少，其贴膜牢度会下降。

上述基材层的克重优选为20～260g/m²，基材层的克重影响整个材料的透气性、强力等性能，若基材层的克重过低，虽然所得材料的透气性高，但是强力极低，容易破损；若基材层的克重过高的话，不仅所得材料的透气性低，而且过高的克重会使得材料的厚度增加，当被应用于声学领域，会阻碍音质完整无损的传播，很可能无法单层成型，可能为多层结构，也增加了材料分层的风险。

本发明防水透气材料的耐水压优选为10～100KPa，防水透气材料的耐水压越高，材料的防水性就越好，若材料的耐水压过低的话，防水性较差，根据实际经验，其甚至不能满足IPX7级的防水要求；若材料的耐水压过高的话，材料本身厚度也必然极大，此时材料几乎会丧失透气性能。考虑到材料使用性能以及透气性能，本发明材料的耐水压更优选20～80KPa。

本发明防水透气材料的透气速率优选为1.0～10.0cm/s，这里的透气速率是指材料在125Pa压差的条件下，透气性的表征数值。如果材料的透气速率过低的话，透气性能较低，无法通过迅速透气来达到维持内外气压平衡的效果，从而有可能影响到产品的使用性能，尤其是在声学透气膜材料领域，随着声音的振动以及温湿度的变化，设备中的气压极容易发生变化，从而导致声音传播速度的变化，造成音质的下降；如果材料的透气速率过高的话，材料的防水性能势必会受到影响，造成防水等级下降等问题。因此，考虑到材料在兼具透气性的同时，还要具有优异的防水性能，本发明的防水透气膜材料的透气速率更优选3.0～10.0cm/s。

本发明的防水透气材料的制备方法包括以下步骤：分别将聚合物树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，在200～350摄氏度条件下，进行熔融挤出纺丝，再经冷风纺丝牵伸，气流摆丝杂乱成网后，经平板热轧加固，制成皮芯型双组分长丝作为中间基材层；将聚四氟乙烯树脂和油剂混合后，挤出压延成片，再经过干燥或萃取相分离的方法去除油剂，将压延后的膜片在加工温度为100～350摄氏度、拉伸倍率为1.5～5倍下进行拉伸，，再经高温烧结1～10分钟，制得孔径为5.0nm～1.0mm的防水透气膜层；然后将制得的防水透气膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合加工；将聚合物溶液施加高压静电,聚合物溶液从喷丝孔挤出时，带电的聚合物液滴在电场力的作用下被加速，克服表面张力形成喷射细流，喷射过程中溶剂挥发,最终落在覆膜后双组分基材层的背面,形成类似薄膜或非织造布状的纤维透气膜层，最后制得三层结构的防水透气材料。

上述防水透气膜层的拉伸加工温度需要在一定范围内，若加工温度低于100度，则拉伸加工效率降低，加工效果不好；若加工温度高于350度，则聚四氟乙烯容易被分解损坏，造成产品质量降低；此外若拉伸倍率低于1.5倍，加工出来的膜的孔径极小、孔隙率极低，导致通气度极低，不具备使用价值；若拉伸倍率高于5倍，制得膜的孔径较大、孔隙率高，过滤和防水等性能会变得极差。

本发明先将防水透气膜与双组分基材进行复合加工，然后将纤维透气膜覆于基材层表面，如果先进行纤维透气膜加工的话，构成纤维透气膜中的纳米纤维就会失去该有的特性，造成透气性能下降，使用性能降低。而且纤维透气膜层不能位于防水透气材料的最上层，这样就起不到提高防护的作用，同时膜层本身光滑，易清灰，不易附着，若在膜层上涂覆纤维透气膜的话，纳米纤维的附着牢度低，极易脱落，影响材料的使用寿命和使用性能。

通过以下实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于实施例，实施例中的各物性参数由下面方法测定。

【平均孔径】

采用美国PMI仪器Porometer气体渗透法孔径分析仪（CFP气液法系列）测试防水透气材料的平均孔径，PMI是基于气液排驱技术原理的孔径分析仪，测试方法如下：

使用标准浸润液将样品完全润湿，使得样品内的孔完全由润湿液填满，然后使用不与浸润液及样品发生反应的气体或液体对样品孔道内的浸润液进行挤压。当压力从0一直增大的过程中，最大的通孔内的浸润液将首先被排空。随着压力的增加，越来越多的通孔逐渐被从大到小依次被排空。通过测试气体的压力和流量的变化关系，可以测试出孔径分布的数据。通过测试仪器的自带软件计算，得出材料的平均孔径，测试N=3，取样品平均值。

【纳米纤维的直径】

采用SEM电子显微镜拍摄样品，拍摄倍率为1000倍，随机测量纤维透气膜层中纳米纤维的直径，取30次测量结果的平均值，该平均值为纳米纤维的直径。

【串珠的直径】

采用SEM电子显微镜拍摄样品，拍摄倍率为1000倍，随机测量纤维透气膜层中串珠的直径，取30次测量结果的平均值，该平均值为串珠的直径。

【基材层的长丝纤度】

采用SEM电子显微镜拍摄样品，拍摄倍率为200倍，随机测量中间基材层中长丝的直径，取30次测量结果的平均值，该平均值为涤纶长丝的直径2r（单位：μｍ），然后通过以下公式，计算出基材层长丝的纤度:纤度（dtex）=π×r²×1.38×10³kg/m³×10000m。

【克重】

取试样尺寸：200mm×200mm，取样位置：样品幅宽方向左、中、右各三处，分别取3枚，在20±2℃×65±4%的实验室调湿24h后，用电子天平分别测试这3枚试样的克重，计算出平均值，作为样品的克重值。

【厚度】

取试样尺寸：200mm×200mm，取样位置：样品幅宽方向左、中、右各三处，分别取3枚，在20±2℃×65±4%的实验室调湿24h后，采用TECLOCK SM－114型厚度计、测定子直径10mm、测定压力2.5N以下，对材料的厚度进行测量，取样测试N数：N=9、试验结果：小数点后两位。

【耐水压】

采用JIS L 1092 A法（低水压法）进行材料的耐水压测定，测试的方法条件如下：

设备：耐水压测试专用设备（TEXTEST FX3000）

速度：600mmwc/min

取样尺寸：20cm×20cm 实际测试面积：100cm²

测定N数：N=5

当材料表面出现3点透水时记录当时的耐水压值，计算出5次测量的平均值，作为材料的耐水压值。

【耐水压极差】

取上述耐水压测试结果的最大值和最小值，其差值为耐水压测试极差。

【透气速率】

使用TEXTEST FX3300通气度测试仪，测试压差125Pa，对材料透气速率进行测试，测量5次取平均值。

【贴膜效果】

参考ASTM D3359-02胶带法测定覆膜牢度，胶带型号为：TERAOKA/寺冈工业胶带NO4140，取2cm×2cm样品3个，然后将样品轻置在胶带上，利用100g定重砝码在胶带上施压一定时间30s，施压结束后，将胶带与测试样品角边缘分开少许，在1s内撕下胶带，根据撕下的面积，判断贴膜效果，

极好：贴膜无掉落

较好：贴膜轻微掉落（面积占比小于10%）

中等：贴膜有掉落（面积占比10%～30%）

较差：贴膜掉落多（面积占比大于30%）。

【熔点】

采用DSC测试仪对基材层以及纤维层中各成分的熔点进行测试，将被测样品从室温下开始升温，升温速度为2℃/min，升至100℃，维持10分钟，然后再降温至室温；随后再以2℃/min的速度进行升温，升至300度，升温曲线中的吸热峰峰值记为材料中各成分的熔点。

实施例1

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μm的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合后的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表1。

实施例2

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为0.7μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表1。

实施例3

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为2.0μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表1。

实施例4

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的可溶性聚四氟乙烯（PFA）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为200nm的含有串珠状的聚氨酯(PU)纳米纤维，该串珠的直径为2μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚氨酯(PU)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表1。

实施例5

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的可溶性聚四氟乙烯（PFA）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为100nm的含有串珠状的聚氨酯(PU)纳米纤维，该串珠的直径为2μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚氨酯(PU)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表1。

实施例6

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的可溶性聚四氟乙烯（PFA）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为300nm的含有串珠状的聚氨酯(PU)纳米纤维，该串珠的直径为2μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚氨酯(PU)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表1。

实施例7

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.0dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表1。

实施例8

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为15.0dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表2。

实施例9

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为20g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表2。

实施例10

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为260g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表2。

实施例11

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为130度的PE树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点130度PE、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表2。

实施例12

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为1000nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表2。

实施例13

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为50mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表2。

实施例14

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合好的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为3000mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得本发明的三层结构的防水透气材料。本发明的防水透气材料的各物性参见表2。

比较例1

将熔点为265度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制成纤度为2.7dtex，克重为80g/m²的单组份聚酯长丝纺粘无纺布作为基材层；再将孔径为1.5μｍ的防水膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与单组分基材通过热熔胶的方式进行复合；再将复合好的单组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在单组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得三层结构的材料。该材料的各物性参见表3。

比较例2

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.2μｍ的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合，制得两层结构的材料。该材料的各物性参见表3。

比较例3

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为11.0μm的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合后的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为20μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为5mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得三层结构的防水透气材料。该防水透气材料的各物性参见表3。

比较例4

分别将熔点为265度的PET树脂和熔点为230度的PET树脂进行干燥后，加入螺杆挤出机，经熔融挤出纺丝，制成皮层熔点230度CoPET、芯层熔点265度PET的纤度为2.7dtex皮芯结构长丝，再经牵伸，气流杂乱成网后，经热轧加固，制得克重为80g/m²的皮芯型双组分长丝纺粘无纺布作为双组分基材层；再将孔径为1.5μm的膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜与双组分基材通过热复合的方式进行复合；再将复合后的双组分基材的背面作为接收面，通过静电纺丝加工的形式喷射出直径为150nm的含有串珠状的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维，该串珠的直径为100μm，此时在双组分基材的背面形成一层克重为500mg/m²的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维透气膜层，最后制得三层结构的防水透气材料。该防水透气材料的各物性参见表3。

表1

表2

表3

根据上述表，

（1）由实施例1-3可知，同等条件下，实施例2中防水透气膜的平均孔径越小，所得材料的耐水压高，透气度低，即材料的防水性能优异、透气性能极佳。

（2）由实施例4-6可知，同等条件下，实施例5中纤维透气膜中纳米纤维的直径越细，所得材料的耐水压高，透气度低，即材料的防水性能优异、透气性能极佳。

（3）由实施例1、7、8可知，同等条件下，实施例7中基材层中长丝纤度越细，所得材料的透气度越低；实施例8中基材层中纤维纤度越大，所得材料的透气性虽高，但是贴膜效果会降低。

（4）由实施例1、9、10可知，同等条件下，实施例9中基材层的克重越低，所得材料的透气速率虽高，但是耐水压极差大，均匀性较差。

（5）由实施例1与实施例11可知，同等条件下，实施例11中基材层中皮芯结构纤维的皮成分熔点越低，贴膜效果较差。

（6）由实施例1与实施例12可知，同等条件下，实施例12中纤维透气膜层中纳米纤维的直径过大，所得材料的耐水压降低，即该材料的防水性较差。

（7）由实施例1与实施例13可知，同等条件下，实施例13中纤维透气膜层的克重过低，所得材料的耐水压降低，即该材料的防水性较差。

（8）由实施例1与实施例14可知，同等条件下，实施例14中纤维透气膜层的克重过高，所得材料的透气速率低，即该材料的透气性较差。

（9）由实施例1与比较例1可知，同等条件下，比较例1中基材为单组分基材，且防水透气膜与单组分基材通过热熔胶贴合在一起，其贴膜效果差，耐水压也差。

（10）由实施例1与比较例2可知，同等条件下，比较例2中材料是由防水透气膜层与双组分基材层两层结构构成，所得材料的透气速率低，即该材料的透气性差。

（11）由实施例1与比较例3可知，同等条件下，比较例3中材料的平均孔径过大，该材料的耐水压低，即该材料的防水性差。

（12）由实施例1与比较例4可知，同等条件下，比较例4中纤维透气膜层中串珠的直径过大，所得材料的耐水压低，即该材料的防水性差。

Claims

1.一种防水透气材料，其特征在于：所述材料至少包含防水透气膜层、双组分基材层以及纤维透气膜层，所述防水透气膜层是由聚四氟乙烯多孔质薄膜构成，所述纤维透气膜层中含有串珠状的纳米纤维，所述串珠的直径为2～25μm，所述防水透气材料的平均孔径为0.50～1.50μm。

2.根据权利要求1所述的防水透气材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯多孔质薄膜为普通聚四氟乙烯膜、膨体聚四氟乙烯膜或可溶性聚四氟乙烯膜。

3.根据权利要求1所述的防水透气材料，其特征在于：所述纤维透气膜层的克重为100～1500mg/m²。

4.根据权利要求1所述的防水透气材料，其特征在于：所述纳米纤维的平均直径为100～300nm。

5.根据权利要求1所述的防水透气材料，其特征在于：所述基材层是由长丝纺粘无纺布构成。

6.根据权利要求5所述的防水透气材料，其特征在于：所述长丝纺粘无纺布是由皮芯型双组分结构的长丝构成，所述皮层为熔点在110～230℃的聚酯材质，芯层为熔点在240～270℃的聚酯材质。

7.根据权利要求5所述的防水透气材料，其特征在于：构成所述基材层的长丝纤度为2.0～15.0dtex。

8.根据权利要求1所述的防水透气材料，其特征在于：所述基材层的克重为20～260g/m²。

9.根据权利要求1所述的防水透气材料，其特征在于：该材料的耐水压为10～100KPa。

10.根据权利要求1所述的防水透气材料，其特征在于：该材料的透气速率为1.0～10.0cm/s。