聚氨酯的热敏特性与皮革透气_透湿性的研究
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聚氨酯材料在服装设计中的保暖性与透气性研究李晓岩【期刊名称】《《合成树脂及塑料》》【年(卷),期】2019(036)006【总页数】4页(P36-39)【关键词】聚氨酯; 服装设计; 保暖性; 透气性【作者】李晓岩【作者单位】成都纺织高等专科学校四川省成都市 611731【正文语种】中文【中图分类】TQ322.9聚氨酯面料也被称为氨纶,是指含有聚氨酯纤维的制品。
由于其弹性非常突出,因此又被称为弹性纤维[1]。
氨纶有多种使用方式,较为多见的是裸丝直编、外包其他纤维编织的方式。
一般的面料均不会采用100%的聚氨酯,而是适当地掺入一些其他纤维,本工作中的锦氨纶(记作NS)、莱卡棉(记作CL)、蚕丝氨纶棉(记作SS)与聚氨酯制作的试样均采用外部黏接的方式进行。
聚氨酯面料本身弹性极好,能够使混合后的试样紧密地贴合皮肤而不产生紧绷感[2]。
因此,聚氨酯被大量应用于贴身衣物(如保暖内衣、泳衣等)。
此外,不同的材质在与皮肤接触时由于热熔性不同,因此感觉也会有差异。
本工作使用不同的材质与聚氨酯进行混合,在保证弹性的前提下,对其透气性与保暖性进行研究,对于保暖内衣行业的发展具有重要意义。
1 实验部分1.1 主要原料NS,聚酰胺与聚氨酯质量比为21∶4,厚度为0.59 mm,质量为187 g/m2;CL,纯棉与莱卡质量比为9∶1,厚度为0.56 mm,质量为189 g/m2;SS,蚕丝与聚氨酯质量比为19∶1,厚度为0.22 mm,质量为85 g/m2:绍兴飞拓纺织品有限公司。
发泡聚氨酯Ⅰ(记作NF1),厚度为0.67 mm,质量为84.3 g/m2;发泡聚氨酯Ⅱ(记作NF2),厚度为0.66 mm,质量为62.0 g/m2;发泡聚氨酯Ⅲ(记作NF3),厚度为0.91 mm,质量为63.9 g/m2;编织聚氨酯Ⅰ(记作F1),厚度为2.16 mm,质量为302.7 g/m2;编织聚氨酯Ⅱ(记作F2),厚度为1.88 mm,质量为354.0 g/m2;编织聚氨酯Ⅲ(记作F3),厚度为1.63 mm,质量为352.8 g/m2:南通联赢海绵制品有限公司。
高透湿耐水解聚氨酯合成革的开发与性能研究发布时间:2022-08-04T01:54:32.350Z 来源:《科学与技术》2022年第3月第6期作者:杜纪芹黄传亮赵现朋朱国兴李成良付丽红[导读] 目前在合成革领域亟待解决的问题是合成革在耐水解老化方面与天然皮革的差距还比较明显。
杜纪芹、黄传亮、赵现朋、朱国兴、李成良、付丽红1.山东众兴泽辉新材料股份有限公司2.齐鲁工业大学(山东省科学院)1.山东省临沂市2.山东省济南市276300摘要:目前在合成革领域亟待解决的问题是合成革在耐水解老化方面与天然皮革的差距还比较明显。
采用自行研制的耐水解聚氨酯树脂,开发出一种组织结构类似真皮,能够提高合成革耐用性的高档聚氨酯合成革。
性能分析结果表明:所研究的产品具有耐水解老化性能好,强度高,耐低温,耐磨等优良的物理机械性能,同时手感柔韧,弹性佳,耐用性好,尤其适用于做高档运动鞋、时尚休闲鞋的材料。
关键词:聚氨酯;合成革;耐水解引言聚氨酯(PU)合成革是一类具有特殊性能的高分子材料,经过几十年的研究开发获得了巨大进展。
现在的聚氨酯合成革具有耐磨、抗折、耐溶剂、耐油、高裁剪率等优异性能,被广泛应用于运动休闲鞋、沙发、皮鞋、皮革衣服、箱包、球等,是理想的天然皮革替代产品。
然而,近年来由于一般合成革的耐水解老化性能不理想,故在一定的程度上限制了其发展。
研制高技术含量的聚氨酯合成革是今后合成革发展的方向。
目前,国内人造革与合成革产品大多采用普通聚酯型聚氨酯,质量、档次较低,耐水解性一般,在水中浸泡或暴露于湿气中,会引起力学性能下降,耐水解老化性能差。
本文在分析对比现有合成革与真皮之间差别的基础上,采用自行研制的耐水解聚氨酯树脂,开发出一种组织结构类似真皮,耐用性好的高档聚氨酯合成革产品。
本课题研制的耐水解聚氨酯合成革耐水解性要比聚酯型好 10~30 倍,耐溶剂性能好,耐酸、耐碱、耐寒、耐紫外光、耐磨性都较好,可以长期用于户外。
聚氨酯防水透湿整理研究进展随着人们对于服装的功能性要求不断提高,防水透湿整理成为纺织品改性的重要方向之一。
聚氨酯作为一种高分子材料,具有优异的防水透湿性能,因此成为防水透湿整理研究的热点。
本文将综述聚氨酯防水透湿整理的研究现状、研究方法、研究结果以及未来研究方向。
聚氨酯防水透湿整理的研究主要集中在涂层的水分吸收、扩散机制以及与其他防水材料的比较方面。
目前,研究者们已经通过优化聚氨酯涂层的结构、成分和制备工艺,实现了良好的防水透湿性能。
在聚氨酯涂层的水分吸收、扩散机制方面,研究表明聚氨酯分子链中的极性基团对水分子的吸附作用较强,能够实现水分子在涂层中的快速扩散。
同时,聚氨酯涂层的微孔结构也有利于水蒸气的传输。
在与其他防水材料的比较方面,聚氨酯涂层具有较高的透湿性。
与其他防水材料相比,聚氨酯涂层在保持良好防水性能的同时,能够更好地平衡防水与透湿的需求。
聚氨酯防水透湿整理的研究方法包括实验设计、材料准备、涂层制备、测试分析等步骤。
具体方法如下:实验设计:根据研究目的和实验条件,设计实验方案。
材料准备:选择合适的聚氨酯原料、助剂、溶剂等,制备出性能优良的聚氨酯涂层。
涂层制备:将聚氨酯溶液均匀地涂覆在基材表面,然后进行固化、成膜。
测试分析:采用仪器设备对聚氨酯涂层的防水透湿性能进行测试和分析,如水接触角、吸水速率、透湿量等。
通过优化聚氨酯涂层的成分、结构和制备工艺,可以实现良好的防水透湿性能。
具体结果如下:聚氨酯涂层的水分吸收、扩散性能较好。
研究发现,聚氨酯分子链中的极性基团可以快速吸附水分分子,同时涂层的微孔结构有利于水蒸气的传输。
与其他防水材料相比,聚氨酯涂层具有更高的透湿性。
聚氨酯涂层与其他防水材料的比较。
研究发现,聚氨酯涂层在保持良好的防水性能的同时,能够更好地平衡防水与透湿的需求。
与传统的防水材料相比,聚氨酯涂层具有更加优异的综合性能。
本文综述了聚氨酯防水透湿整理的研究进展,探讨了聚氨酯涂层的水分吸收、扩散机制以及与其他防水材料的比较。
聚氨酯PU转移涂层防水透湿合成革的研制摘要:聚氨酯(PU)合成革自从进入我国之后,由于性能上的优势,PU在我国迅速发展起来,至90年代我国已经建立起完整的工业体系,干湿法的生产线已经逐渐成熟起来。
随着PU革市场的发展与壮大,对于PU革产品的品质、品种要求越来越高,对于当前PU革转移层防水透湿合成革研制要求也随之增大。
本文将结合当前PU革转移层防水的主要方法,阐述研制透湿合成革的过程。
关键词:透湿转移层一、聚氨酯(PU)合成革的概述合成革与人造革是我国塑料制品业中重要的组成部分,随着人们生活水平的不断提高,其产品在应用领域得到了不断发展壮大,使用所牵扯到的部门不断增加,由于合成革、人造革属于新兴多功能材料研制的,其物理、力学性能的优越性不言而喻,而且其在世界的蕴藏量非常丰富,大力推广聚氨酯(PU)合成革将会获得显著的经济效益、社会效益和环保效益,倍受世界各国重视。
然而当前世界上所公布的生产湿式聚氨酯合成革能产生透气的微孔层,其制品具有透气透湿性,良好的柔软性,丰满弹性的触感,如同天然皮革一般。
他的综合性能与天然皮革相近,故被广泛用于制鞋、服装、箱包、皮件等行业。
但其表面难以做到饱满鲜艳的花纹与颜色,这必须通过干法涂层来实现。
干法涂层可以赋予合成革以完美的表面,但是其缺点也很明显,就是其吸湿透气能力很差,由于干法膜的表面致密性,水汽很难透过。
在这方面合成革不如天然革。
1.采用高密度织物织物使用高密度的进行制造,才能够具有超细的纤维,其纤维细度小于1dtex,使得纱线之间空寂小于水滴,不容易让水滴渗入,并且由于纱线遇水膨胀,间隙就会变得更小。
水滴无法正常通过,从而达到防水、透湿性的效果。
2.簿膜层压此工艺是将具有防水透气功能的薄膜,通常是微孔簿膜,采用特殊的粘合剂,层压或粘接到各类织物上,获得防水透气的效果。
聚四氟乙烯微孔薄膜复合织物即属此类。
国内现已有此类技术成果。
3.织物涂层将被加工的织物,用直接或转移涂层工艺涂布,涂层封闭织物表面孔隙,获得防水性。
聚氨酯干法转移涂层树脂对合成革吸湿透气性能的影响因素的探讨张卫昌* 肖 波* 章于川* 姚和平 黄万里 唐 涛 王义峰 惠坚强(*安徽大学化学化工学院,安徽省绿色重点高分子实验室,安徽合肥230039;安徽安利合成革有限公司,安徽合肥231202)摘 要 对非离子聚氨酯干法面层的吸湿透气行为进行了研究。
讨论了非离子共聚组分的引入对聚氨酯合成革吸湿透气行为的影响。
结果表明亲水基团PEG 的引入可以提高合成革吸湿透气性能。
并且微相分离大的吸湿透气性能差。
关键词 合成革 聚氨酯 吸湿透气 亲水性 微相分离收稿日期:2006-11-24作者简介:张卫昌(1979~),男,硕士生;通信联系人:章于川(1946~),男,教授,硕导,研究方向:高分子基纳米复合材料。
Approach to Influence Factors on Moisture Absorption s Ability of the Polyurethane Drying Transfer Coating Synthetic LeatherZhang Weichang * Xiao Bo * Zhang Yuchuan * Yao Heping Huang WanliTang Tao Wang Yifeng Hui Jianqiang(*Anhui University,School of C hemistry &Chemical Engineering,Ke y laboratory of Environment-friendly Polymer Materials,Anhui Province,Anhui Hefei 230039Anhui;Anli Artificial Leather CO ,LTD,Anhui Hefei 231202)Abstract At present the urgently problem in synthetic leather tield is the distinctness difference of moisture absorption s ability between synthetic leather and savageness leather The non-ion polyurethane dry coating s moisture absorp tion s ability was studied And the influence of the non-ion copolymer c omposition s introduce in polyurethane synthetic leather were discussed The result sho wed that the PEG could enhance the moisture absorption s ability of synthetic leather And if the de gree of Microsphase Seperation was enhanced,the leather s moisture absorption s ability would go downKeywords Synthetic Leather Polyurethane Moi sture Absorption Hydrophile s Ability Microsphase Seperation 现今布基生产的湿式聚氨酯合成革能产生透气的微孔层,制品具有透气透湿性,良好的柔软性,丰满弹性的触感,如同天然皮革一般。
第15卷第1期皮革科学与工程Vol115,No11 2005年2月LEAT H ER SCIENCE AND ENGINEERING Feb12005文章编号:1004-7964(2005)01-0007-06聚氨酯的热敏特性与皮革透气、透湿性的研究范浩军1,陈玲1,范新年2,石碧1(1.皮革化学与工程教育部重点实验室(四川大学)四川成都610065;2.四川大学化工学院四川成都610065)摘要:合成了三种不同结构的水基聚氨酯,其中P U(a)为一般无规结构的聚氨酯弹性体,PU(b)和PU(c)为典型的嵌段结构。
比较了三类不同结构的嵌段聚氨酯在相转变过程中构象熵、焓的变化以及温度对皮革透湿性的影响,结果表明:在相转变温度(开关温度)前后,聚合物的构象熵、焓、储能模量、损耗模量和损耗角正切等发生显著变化,表现出明显的热敏特性;由于分子链自由体积明显增大和分子热运动(微布朗运动)的加剧,嵌段聚氨酯PU(b)、PU(c)薄膜的吸水率和薄膜的透湿率显著提高。
当温度从25e上升到35e,PU(b)薄膜的透湿率由3800g/m2.24h.atm上升到8730g/m2.24h.atm,增幅率达到130%;对P U(c)薄膜,当温度从45e变化至55e时,其透湿率由4100g/m2.24h.atm上升到11000g/m2.24h.atm,增幅率达到168%,而一般聚氨酯弹性体P U(a)薄膜的透湿率在测试温度范围内仅发生微小的变化。
革坯经三种聚氨酯涂饰后,其成革的透湿性也表现出了相似的热敏特性。
利用聚合物相态的转变伴随着聚合物自由体积和微布朗运动的显著变化可望实现合成革和真皮革透气、透湿性的智能控制。
关键词:热敏聚氨酯;涂饰;透气性;智能皮革中图分类号:T S529文献标识码:AT herm a-l sensitive Polyurethane and the Water Vapor Perm eability of Le atherFA N H ao-j un1,CH EN L ing1,FA N X in-nian2,SH I B i1(1.K ey L aboratory of Leather Chemistry and E ngineering(Sichuan University),M inistry of E ducation,Chengd u610065,China;2.College of Chemical engineer ing,S ichuan University,Chengdu610065,China)Abstract:Three types of w ater-based po lyurethane,w hich o ne is an am orphous elastomer,and other s are therm al sensitive segm ental poly urethanes w er e sy nthesized and used for w ater v apor perm eable leather finishing.Differ ential Scanning Calor im etry(DSC),Dynam ic M echanical ther-mal Analyzer(DM TA),w ater sw ell and w ater vapor perm eability(WVP)w ere measur ed to e-valuate how the structure of po lyurethanes and temperature influence WV Ps of PU film s and fin-ished leathers.In contrast to comm on poly ur ethane elastomer PU(a)w ith an am orpho us revers-i ble phase,the proper ties such as entropy,enthalpy,Storage m odulus(E.),Lo ss mo dulus(E0) and T an D of the seg mental PU(c)w ith cry stalline reversible phase and PU(b)w ith g lass transitio n reversible phase show a great chang es w hen the temperature co vers the phase transitio n tempera-ture(sw itch temperature).T he w ater sw ell and w ater vapo r per meability o f both ther mal sens-i tiv e segm ental polyurethane films and finished leather s are fo und to depend on the inner structur e of polym er s and temperature.When the tem peratur e exceeds the sw itch temperatur e,a sig nificant increase of WV P from3800g/m2.day to8730g/m2.day for PU(b)film and from4100g/m2.24h.atm to11000g/m2.24h.atm for PU(c)film take place due to the enhanced Free V olum e and micro-Brow nian mo tion of macro molecular,the im pro vem ent of WVPs r each130%and168%,re-spectiv ely.Study on WVP of finished leathers sho w a similar conclusio n.Whereas bo th film and收稿日期:2004-10-18第一作者简介:范浩军,男,1965年生,博士,教授leather finished w ith PU(a)appear to a low WV P and a slight increased tendency in all tempera-ture r ange.Phase transitio n accompanying a sig nificant chang e of WVP resulting from enhanced Fr ee Vo lum e and micro-Brow nian mo tion of m acrom olecular can be used to develop"smart leath-er"w ith w arm-insulation at co ld temper ature and hig h w ater vapor per meability at w ar m temper-ature.Key words:therm al sensitive po lyurethane;finishing;w ater vapor permeability;sm art leather20世纪70年代,随着制革业的发展,全球合成革(特别是PU革)业也得到了迅猛的发展,但由于合成革天然地存在着透气、透湿性差的缺陷,到了20世纪80年代中期,这种发展势头除了少数亚洲国家外迅速下滑,至今也未见反弹的痕迹[1]。
热敏材料的性质研究热敏材料(Thermosensitive Materials)是通过温度变化而引起物理性质或化学性质发生变化的材料。
该材料可以在环境温度变化时发生各种形式的相变,从而转化为其他形态。
一些热敏材料常用于温度检测和控制等应用。
在本文中,我们将探讨热敏材料的性质和研究现状。
热敏材料的分类热敏材料可以根据材料的成分进行分类。
常见的热敏材料包括聚合物、水凝胶、纳米材料等。
其中,聚合物热敏材料具有重要的应用潜力。
聚合物热敏材料的研究聚合物热敏材料由于其方便的制备、可调性质、可控制形态转化等性质,成为当前热敏材料中最受瞩目的领域之一。
聚合物热敏材料根据其形态转化方式,可以分为两类:热收缩型和膨胀型。
热收缩型聚合物热敏材料热收缩型聚合物热敏材料在升高温度时发生收缩,可以通过拉伸或放松来改变其形态。
该类型聚合物的常见代表是聚氨酯和聚酯。
聚氨酯热敏材料是具有优异力学性能和热敏性质的材料。
其主要由聚异氰酸酯和乙二醇组成,应用广泛。
聚氨酯在升高温度时呈现出显著的收缩行为,可用于生产具有压力敏感、变形、拉伸、气流控制等多种应用的产品。
另一种热收缩型聚合物热敏材料是聚酯。
通过调节其化学组成和分子结构,可以获得不同的形态转化性质。
例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯可以在温度升高时呈现出收缩行为,可以应用于制造具有光光电性能的复合材料。
膨胀型聚合物热敏材料膨胀型聚合物热敏材料在升高温度时会发生膨胀,主要应用于热敏纸、热敏墨等行业。
该类型聚合物的常见代表是丙烯酸系列聚合物。
丙烯酸系列聚合物热敏材料是一种重要的膨胀型聚合物热敏材料。
该材料可以在低温下自由性地在纸或塑料膜上涂覆而不留下胶痕,在加热后在所涂区域形成色素,以达到打印的效果。
另外,这种材料还有良好的生物相容性,可用于制作植入式医疗器械和药物输送系统等。
热敏材料的研究现状目前,热敏材料领域的研究方向主要包括以下几个方面:1. 优化制备方法随着科技的不断进步,制备热敏材料的方法也在不断改进。
第52卷第9期 辽 宁 化 工 Vol.52,No. 9 2023年9月 Liaoning Chemical Industry September,2023基金项目: 丽水市重点研发计划项目(项目编号:2020KFQZDYF02);丽水市公益性技术应用研究计划项目(项目编号:2020GYX08)。
收稿日期: 2022-08-05功能型水性聚氨酯皮革涂饰剂的研究进展唐光辉1,胡淼淼1,徐龙1,屈国上1,张涛1,杨贤颇1,张玲2*(1. 浙江道易新材料有限公司,浙江 丽水 323000; 2. 丽水学院,浙江 丽水 323000)摘 要: 介绍了水性聚氨酯在皮革涂饰剂中的研究进展,综述了水性聚氨酯的制备及其特点,重点阐述了功能性水性聚氨酯在皮革涂饰剂中的应用情况及价值,并指出了未来功能性水性聚氨酯将在皮革涂饰剂中发展方向。
关 键 词:水性聚氨酯;皮革涂饰剂;功能性中图分类号:TQ649.4 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2023)09-1370-04随着全国经济的稳定增长,消费者生活水平的提高,皮革制品因其特殊的纹路和光泽性以及舒适的手感,获得了广大消费者的青睐。
但由于皮革制品的特殊性,如其吸收性强、易皱、易磨损等特点,在皮革工业中应用涂饰剂美化皮革的外观,并简单地使皮革具有良好的机械性能[1],涂饰已被公认为皮革工业中最重要的工序之一。
与此同时,伴随着消费者日益增长的需求,对传统的皮革制品提出了挑战。
涂饰剂一般由具有良好成膜性能的聚合物组成,聚氨酯因其特殊的成膜性能而备受关注。
本文所述水性聚氨酯与传统型聚氨酯相比,水性聚氨酯更环保,更容易运输和储存,也因此水性聚氨酯在各大领域被广泛应用,并且受到越来越多的关注。
随着人们环保意识的提高,更安全、更绿色的以水为介质的生产聚合工艺是目前的大势所 趋[2],许多企业也正在付诸行动。
而水性聚氨酯是一种典型的以水为介质的新型功能聚合物[3],被广泛用作高端皮革产品的精加工剂。
聚氨酯材料的研究与应用聚氨酯材料是一种具有广泛应用前景的高分子材料。
它具有独特的物理化学性质和材料特性,广泛应用于鞋材、汽车、建筑、电气、医疗等领域。
近年来,随着我国化工产业的不断发展,聚氨酯材料的研究也日益深入。
本文将从聚氨酯材料的研究与应用两个方面进行探讨。
一、聚氨酯材料的研究聚氨酯是通过异氰酸酯与多元醇反应合成而成的高聚物。
它的结构特点是由于醇基与异氰酸酯基的反应形成尿素键结构、酯键结构、芳香环结构或环氧结构等多种结构单元基团,因此可以制备出多样化形态的聚氨酯材料,如硬质泡沫、软质泡沫、弹性体、涂料、胶粘剂、热塑性聚氨酯弹性体等。
聚氨酯材料具有优异的物理化学性质和材料特性,如高强度、高硬度、高耐磨性和耐酸碱腐蚀性能好,同时也具备优异的阻燃性、绝缘性、耐疲劳性等特点。
因此,近年来聚氨酯材料的研究方向主要围绕如何提高聚氨酯材料的制备工艺和材料特性展开。
研究聚氨酯材料的制备工艺涉及到配方设计、反应条件、传质和流变学等方面。
其中,配方设计是关键的方法,随着材料科学的快速发展,制备工艺已经得到了很大的改进。
例如,采用新的多官能团多醇设计合成聚氨酯,可以得到具有高分子化程度、高交联程度的硬质泡沫材料;改善反应控制,可以控制聚氨酯的聚合速率和反应时间,使聚氨酯材料得到优化。
在传质和流变学方面,加入表面活性剂、改变反应时间和温度等首尾相连的方法可以提高聚氨酯材料的物理化学性质,并从根本上解决当代社会面临的低碳环保问题,实现高效和可持续。
二、聚氨酯材料的应用聚氨酯材料作为一种具有广泛用途的高分子材料,广泛应用于建筑、汽车、电气、医疗等行业中。
聚氨酯建筑保温材料是传统保温材料的升级换代产品,具有重量轻、隔热性能好等特点,广泛应用于房屋保温材料中。
聚氨酯填充材料具有优异的性能,作为一个结构材料可以用于汽车的制造、电子设备和航空航天工业中的制造。
在工业领域,聚氨酯应用广泛,例如钢板、铝板或塑料板的保温、隔热、纵向及横向联系可以用聚氨酯型材加以实现。
皮革的透气性和透水汽性初探刘捷汤克勇杨林平王芳裴海燕(郑州大学材料工程学院,郑州450052)曹健(郑州工程学院生物工程系,郑州450053)作为一种重要天然高分子材料改性产物的皮革,由于其嗣品具有良好的穿着舒适性,已被广泛应用于工业和人民生活中。
皮件物质传递性能的好坏直接影响着其制品的穿着舒适性.皮革制品在使用的过程中与人体的相应部位接触较多。
人体不断向外捧出水分,在穿着的过程中,在皮件的I勾DI-不断进行着物质和能量的交换.当皮革的透气性和透水汽性不好时,人们在穿着时会有不舒适的感觉。
因此,研究皮革的透气性和透水汽性及其透过机理,探索怎样才能提高其物质的传递性能对于改进皮革的生产技术、提高皮革的档次具有重要的意义。
本文韧步探索了皮革的透气性和透水汽性。
透气性图l为实验所用几种革的透气速率与压差的关系曲线.从圈中可以看到,透气性最好的是未经涂饰的革.涂饰一层丙烯酸树脂涂饰剂的次之.涂饰两层的更差,合成革的最差.涂饰是在皮革上面覆盖一层高分子材料以赋予其一些特殊的性能.由此可以得出结论。
由于涂饰所用高分子材料的透气性较差,导致了成品革的透气性降低.因此,在如何才能提高涂饰剂的透气能力方面也应加强研究以提高其透气性。
由图l可以看出,随着压差的增大,透气速率均有所提高.且压差与单位时间内的透气11-2_闻存在良好线性关系.其中束涂饰的皮革的透气量增加曩快,涂饰后增加减慢,说明其透气性机理是气体压力作用的结果。
透水汽性圈2为几种革材料的遗永汽速率与蒸汽压力之间的关系曲线.由图2可以看出.经聚氨酶涂饰的皮革、贴膜整怖的皮革和合成革的透水汽速率与永的饱和蒸汽压之间呈现较好的线性关系,说明其透水汽作用的机理为水蒸汽的压力作用引起的.试验中还发现经聚氨酯涂饰的皮革的空隙率为38.2%,而合成革的空瞎睥却仅为9.t2%.由此可知合成革透水汽性差的原因之一应为其空骧率较小,阻碍了压力作用下水分予的迁移运动.未经涂饰的皮革的透承汽速率与水的饱和蒸汽压之间不呈线性关系(知圈2)-随着水的饱和蒸汽压的增加,其增加的速率明显加快.说明其透水汽作用的机理不仅仅是水蒸汽的压力作用.众所周知,皮革是一种天然的蛋白质纤维的改性产物,其中舍有大量的亲水性基团,随着温度的升高,这些亲水性基团的运动频率加快.这些基圃上都吸附着水分子・其运动的结果则是其中水分子的迁移.运动频率加快会引起水分子迁移速度的加快,从而b.330提高其透水汽性a虽然聚氨酯涂饰的皮革和贴膜皮革中也含有较多的亲水性基团,但是由于其上面的高分子薄膜未含或含有较少的亲水性基团,这种传递水分子的作用中断了,其水分子的传递只是水蒸汽的压力作用的结果。
温度感应聚氨酯及皮革/PU 革的透气、透湿性的可控性研究王春能1范浩军2石碧2 李辉2(1.浙江丽水市经济开发区管委会,浙江丽水323000;2.四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室,四川成都610065)摘 要:合成了2种温度感应聚氨酯T SPU (b)和T SPU (c)用于皮革的涂饰,并对PU 形态结构、薄膜的吸湿性、薄膜和成革的透湿性随温度的变化进行了研究。
结果表明:热敏聚氨酯具有明显的两相分离结构,其可逆相在设定的温度范围内具有明显的相态转变;薄膜和成革的吸湿率、透湿率与可逆相的形态结构和温度密切相关,并对温度的变化作出不同的应答,表现出热敏特性。
与普通聚氨酯弹性体相比,温度感应聚氨酯薄膜的透湿性在相转变温度前后发生了显著的变化,对T SPU(b)薄膜,其透湿率由3800g/m 2 24h 提高至8730g/m 2 24h,对T SPU(c)薄膜,其透湿率由4100g/m 2 24h 提高至10500g/m 224h;对成革透气、透湿性的研究也能得出相似的变化规律。
关键词:温度感应聚氨酯;透气透湿性;智能皮革/合成革中图分类号 TS 56 文献标识码 AStudy on Controllable Water Vapor Permeability of Thermal -sensitive Polyu rethane and Leather/PU LeatherWANG Chun -nen g 1, FAN Hao -j un 2, SHI Bi 2, LI Hui 2(1.Lishui Economic Development Zone Administration,Lishui 323000,C hina;2.The Key Laboratory of Leather Chemistry and Engineering of Ministry of Edu cation,Sichuan University,C hengdu 610065,C hina)Abstract:T wo t hermally-sensit ive polyuret hanes(T SPU )were synthesized and applied in water vapor permeable leather fin -ishing.M orphological structure,wat er swell and water vapor permeability (WVP)were investigat ed to evaluate the influence of PU st ructure and temperat ure on the WV Ps of PU films and finished leat hers.T he results indicate that T SPU w ith a glass trans-i t ion reversible phase or a crystalline transition reversible phase shows an obvious segment ed structure and a phase-transition in designed temperature range.T he wat er swell and WVP of both T SPU films and finished leathers are found to depend on t heir in -ner struc t ures of the reversible phases and the t e mperature and give different responses t o t emperature variation.When the tem -perature exceeds the phase t ransit ion temperature,a significant increase of WV P from 3800g/m 2 24h to 8730g/m 2 24h for T SPU (b)film and from 4100g/m 2 24h to 10500g/m 2 24h for T SPU(c)film are obtained.The WVPs of leathers finished with TSPU s show a similar increasing tendency.Key words:t hermal sensit ive polyurethane;water vapor permeability;smart leather/PU leat her第35卷 第13期2006年7月 中 国 皮 革CH INA LEATH ER Vol.35 No.13Jul.2006通讯联系人第一作者简介:王春能,男,1954年生,大学本科,高级工程师前 言中国是制革大国。
第15卷第1期皮革科学与工程Vol115,No11 2005年2月LEAT H ER SCIENCE AND ENGINEERING Feb12005文章编号:1004-7964(2005)01-0007-06聚氨酯的热敏特性与皮革透气、透湿性的研究范浩军1,陈玲1,范新年2,石碧1(1.皮革化学与工程教育部重点实验室(四川大学)四川成都610065;2.四川大学化工学院四川成都610065)摘要:合成了三种不同结构的水基聚氨酯,其中P U(a)为一般无规结构的聚氨酯弹性体,PU(b)和PU(c)为典型的嵌段结构。
比较了三类不同结构的嵌段聚氨酯在相转变过程中构象熵、焓的变化以及温度对皮革透湿性的影响,结果表明:在相转变温度(开关温度)前后,聚合物的构象熵、焓、储能模量、损耗模量和损耗角正切等发生显著变化,表现出明显的热敏特性;由于分子链自由体积明显增大和分子热运动(微布朗运动)的加剧,嵌段聚氨酯PU(b)、PU(c)薄膜的吸水率和薄膜的透湿率显著提高。
当温度从25e上升到35e,PU(b)薄膜的透湿率由3800g/m2.24h.atm上升到8730g/m2.24h.atm,增幅率达到130%;对P U(c)薄膜,当温度从45e变化至55e时,其透湿率由4100g/m2.24h.atm上升到11000g/m2.24h.atm,增幅率达到168%,而一般聚氨酯弹性体P U(a)薄膜的透湿率在测试温度范围内仅发生微小的变化。
革坯经三种聚氨酯涂饰后,其成革的透湿性也表现出了相似的热敏特性。
利用聚合物相态的转变伴随着聚合物自由体积和微布朗运动的显著变化可望实现合成革和真皮革透气、透湿性的智能控制。
关键词:热敏聚氨酯;涂饰;透气性;智能皮革中图分类号:T S529文献标识码:AT herm a-l sensitive Polyurethane and the Water Vapor Perm eability of Le atherFA N H ao-j un1,CH EN L ing1,FA N X in-nian2,SH I B i1(1.K ey L aboratory of Leather Chemistry and E ngineering(Sichuan University),M inistry of E ducation,Chengd u610065,China;2.College of Chemical engineer ing,S ichuan University,Chengdu610065,China)Abstract:Three types of w ater-based po lyurethane,w hich o ne is an am orphous elastomer,and other s are therm al sensitive segm ental poly urethanes w er e sy nthesized and used for w ater v apor perm eable leather finishing.Differ ential Scanning Calor im etry(DSC),Dynam ic M echanical ther-mal Analyzer(DM TA),w ater sw ell and w ater vapor perm eability(WVP)w ere measur ed to e-valuate how the structure of po lyurethanes and temperature influence WV Ps of PU film s and fin-ished leathers.In contrast to comm on poly ur ethane elastomer PU(a)w ith an am orpho us revers-i ble phase,the proper ties such as entropy,enthalpy,Storage m odulus(E.),Lo ss mo dulus(E0) and T an D of the seg mental PU(c)w ith cry stalline reversible phase and PU(b)w ith g lass transitio n reversible phase show a great chang es w hen the temperature co vers the phase transitio n tempera-ture(sw itch temperature).T he w ater sw ell and w ater vapo r per meability o f both ther mal sens-i tiv e segm ental polyurethane films and finished leather s are fo und to depend on the inner structur e of polym er s and temperature.When the tem peratur e exceeds the sw itch temperatur e,a sig nificant increase of WV P from3800g/m2.day to8730g/m2.day for PU(b)film and from4100g/m2.24h.atm to11000g/m2.24h.atm for PU(c)film take place due to the enhanced Free V olum e and micro-Brow nian mo tion of macro molecular,the im pro vem ent of WVPs r each130%and168%,re-spectiv ely.Study on WVP of finished leathers sho w a similar conclusio n.Whereas bo th film and收稿日期:2004-10-18第一作者简介:范浩军,男,1965年生,博士,教授leather finished w ith PU(a)appear to a low WV P and a slight increased tendency in all tempera-ture r ange.Phase transitio n accompanying a sig nificant chang e of WVP resulting from enhanced Fr ee Vo lum e and micro-Brow nian mo tion of m acrom olecular can be used to develop"smart leath-er"w ith w arm-insulation at co ld temper ature and hig h w ater vapor per meability at w ar m temper-ature.Key words:therm al sensitive po lyurethane;finishing;w ater vapor permeability;sm art leather20世纪70年代,随着制革业的发展,全球合成革(特别是PU革)业也得到了迅猛的发展,但由于合成革天然地存在着透气、透湿性差的缺陷,到了20世纪80年代中期,这种发展势头除了少数亚洲国家外迅速下滑,至今也未见反弹的痕迹[1]。
天然皮革因其多孔的纤维网状结构,本身具有良好的透气、透湿性能,但通常为了掩盖革面的瑕呲,赋予多彩的色泽,提高抗水、抗溶剂和抗划伤等性能,天然皮革必须经过涂饰,勿容质疑,皮革经聚氨酯、丙烯酸等树脂涂饰后,无论其性能还是品质都获得了极大的提升,但与未涂饰的皮革相比,其透气、透湿性只保留了30%~50%[2]。
例如鞋用二层革坯的透气性为48g/m2.h,经常规涂饰后下降为34g/m2. h;经贴膜后下降为25g/m2.h。
因此,皮革的透气、透湿性强烈地依赖于涂层的透气、透湿性[2]。
鞋类是对透气、透湿要求最高的一类革制品,据研究,在20e,鞋中水分蒸发量为100~250g/h,而在剧烈运动时,其水份蒸发量可达700~800g/h[3]。
因此,涂层的呼吸性(breathability)决定着穿着的舒适性和卫生性能。
理想的涂层应在低温下具有极佳的保暖性;在剧烈运动过程中,应及时进行湿气和热量的交换,运动停止后,防止大量湿气在鞋内的冷凝聚结,在炎热的天气,避免细菌的繁衍和孳生;在寒冷的天气,避免寒从脚下生,遭遇感冒的侵袭。
皮革涂层都是致密、无孔的聚合物薄膜涂层,薄膜的透气、透湿过程与聚合物的自由体积和分子的微布朗运动密切相关[4-7]。
关于聚合物的自由体积理论,最初是由Fox和Flory提出来的。
他们认为聚合物的体积是由两部分组成的:一部分是被分子所占据的体积,称为已占体积;另一部分是未被占据的自由体积。
后者以/孔穴0的形式分布于整个聚合物中,正是由于自由体积的存在,分子链才可以通过转动和位移而调整构象。
该理论认为,当高聚物冷却时,自由体积逐渐减小,到某一温度时,自由体积将达到最低值,这时高聚物进入玻璃态。
在玻璃态下,由于链段运动被冻结,自由体积也被冻结,并保持恒定值,自由体积/孔穴0的大小及其分布也将基本维持固定。
因此,对任何高聚物,玻璃化转变温度就是自由体积达到某一临界值的温度,在临界温度以下,已经没有足够的空间进行分子链构象的调整[8]。
当温度超过玻璃化转变温度后,被压缩的自由体积膨胀,分子链间空隙增大,分子链又可以通过转动和位移而调整构象[9]。
这种聚合物相态的转变伴随着聚合物自由体积的显著变化为研究皮革涂层的智能防水、透湿指明了研究方向。
本文利用嵌段聚氨酯的合成原理,分别设计并合成出以玻璃化转变温度(T g)和结晶熔融温度(T m)为相转变温度的嵌段结构聚氨酯;其相转变温度(开关温度)设置在25~50e之间,比较了两类不同性质的嵌段聚氨酯涂层以及在相转变过程中构象熵、焓的变化对皮革透湿性的影响,利用聚合物相态的转变伴随着聚合物自由体积和微布朗运动的显著变化实现合成革和真皮革透气、透湿性的智能控制,解决皮革业多年来悬而未决的舒适性和卫生性能问题,提升真皮革和合成革的质量等级。