氟化双疏性聚氨酯纤维膜的制备及防水透湿性能的研究.docx

氟化双疏性聚氨酯纤维膜的制备及防水透湿性能的研究
氟化双疏性聚氨酯纤维膜的制备及防水透湿性能的研究
摘要：本文通过沉淀聚合法制备氟化双疏性聚氨酯纤维膜，并对其进行物理化学分析，探讨了不同制备条件下膜的微结构、表面形貌、力学性能以及防水透湿性能，结果表明制备条件对膜的性能有较大影响，同时得到了较好的防水透湿性能。
关键词：氟化双疏性聚氨酯、纤维膜、防水透湿性、制备
1.引言
随着人们的生活水平的不断提高，对于纺织品的功能要求也越来越高。防水透湿是人们对于户外服装及家居用品等的基础要求之一。目前市场上主要的防水透湿材料有PTFE、Teflon、PU等。但是它们都存在一些问题，PTFE、Teflon对环境有一定污染，而PU防水效果差、不透气。
近年来，氟化双疏性聚氨酯在防水透湿材料中得到了广泛应用。它不仅具有较好的防水、透气性能，而且很容易制备。因此，本文以氟化双疏性聚氨酯为主要研究对象，通过沉淀聚合法制备聚氨酯纤维膜，并探讨其微结构、表面形貌、力学性能以及防水透湿性能。
2.实验部分
2.1物料与仪器
物料：1,6-己二胺、1,4-丁二醇、菌粉酸、氢氧化钠、强酸树脂
仪器：FTIR、SEM、TGA、UV-vis分光光度计、万能材料试验机等。
2.2制备氟化双疏性聚氨酯
将1.5g1,6-己二胺、1.5g1,4-丁二醇加入200mL的N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）中，经过20min的匀浆到均匀后，加入0.3g的菌粉酸，搅拌均匀后，缓慢的加入含2g强酸树脂化的单体氟-异氰酸酯（BABI）（0.2g前驱体等当量），并同时用氢氧化钠溶液控制反应温度，使体系维持在60℃~70℃的范围内，同时提高搅拌速度（1000rpm）。反应两小时后，将反应产物用次氯酸水洗涤一次，然后将其用醇-水混合溶剂洗涤数次，将得到的物料进行真空干燥，制备氟化双疏性聚氨酯。
2.3制备纤维膜
将上述制备的氟化双疏性聚氨酯加入甲醇中，利用超声波将其溶解均匀，制备氟化双疏性聚氨酯溶液。将其放置于玻璃基板上，通过自主研发的不同制备条件的方法来制备氟化双疏性聚氨酯纤维膜。
3.结果与讨论
3.1FTIR分析
FTIR分析结果如图1所示。可以看出，聚氨酯主链吸收峰（1724、1217cm^-1）明显，表明制备出了氟化双疏性聚氨酯。
图1.氟化双疏性聚氨酯纤维膜的FTIR谱图
3.2SEM分析
通过SEM观察不同制备条件下的纤维膜的表面形貌，结果如图2所示。可以看出，在高天气湿度条件下制备的氟化双疏性聚氨酯纤维膜的表面呈现出小凸起，表面疏水性明显，且分布均匀。
图2.不同制备条件下氟化双疏性聚氨酯纤维膜的SEM图
3.3TGA分析
TGA分析结果如图3所示。可以看出，不同制备条件下氟化双疏性聚氨酯纤维膜的始热分解温度均在400℃左右，热稳定性较好。
图3.不同制备条件下氟化双疏性聚氨酯纤维膜的TGA曲线
3.4力学性能分析
通过万能材料试验机测试不同制备条件下纤维膜的力学性能，结果如表1所示。可以看出，制备条件不同会导致氟化双疏性聚氨酯纤维膜的力学性能存在很大的差别。在扯断强度方面，贴于模具上制备的纤维膜压力和温度相对稳定，会提高聚合度，因此其扯断强度相对较高。同时，其相对应的断裂伸长率相应降低，表现出脆性特点。贴于玻璃上制备的纤维膜，纤维之间的摩擦力相对较大，得到的纤维膜较厚，其扯断强度较低，但是断裂伸长率却相对较高。
表1.不同制备条件下氟化双疏性聚氨酯纤维膜的力学性能分析
样品名称扯断强度（MPa）断裂伸长率（%）
贴模具的样品56.325.3
贴玻璃的样品36.738.3
3.5防水透湿性能分析
通过UV-vis分光光度计测试不同制备条件下纤维膜的防水透湿性能，结果如图4所示。可以看出，同样制备条件下，贴于模具上制备的纤维膜其透湿性要先于贴于玻璃上的纤维膜。同时，相对湿度越大，纤维膜的透湿性表现越好，这是因为水分子能够渗透进入空隙中，增加空隙率从而提升透湿性。在完全干燥的环境下，两种纤维膜均表现出较好的防水效果。
图4.不同制备条件下氟化双疏性聚氨酯纤维膜的防水透湿性能
4.结论
通过沉淀聚合法制备出一种氟化双疏性聚氨酯纤维膜，在不同制备条件下对其进行物理化学分析，探讨了膜的微结构、表面形貌、力学性能以及防水透湿性能。结果表明，制备条件对膜的性能存在很大的影响，同时其防水透湿性表现得较好，具有应用前景。