防水透湿织物的研究现状及发展趋势

(3)利用高分子间"孔"和亲水基团透湿机理设计的无孔膜防水透湿织物。无孔膜透湿原理是在大分子链上引入亲水性链段，通过亲水性链段上的亲水基团，按 X`H"吸附-扩散-解吸附"的方式将水汽分子由高湿度侧传递到低湿度一侧，从而达到透湿的目的。其中的亲水基团常被称为 "化学阶梯石""。吸附-扩散-解吸附示意图和水分子扩散的自由体积模型如图4、图5。

　　主要典型织物如德国Akgo公司sympatex为聚酯型无孔膜 (l5祄厚)与织物层压(2层或3层)。透湿量为2500g/m2·24h，耐静水压达l0米水柱(lbar)。英国Baxanden公司的Wilcoflex ~3,9Staycool为涂层的防水透湿织物，透湿量:2500-8000 g/m2·24h (基布为尼龙)，3500-l0000 g/m2·24h (基布为T/C织物，耐静水压达15Ocm水柱。

　　根据这种机理制造的防水透湿织物具有良好的防水性和防风性，但织物悬垂性和柔软性差，透湿性相对较低，附着牢度较差。

　　顾名思义，防水透湿织物性能测试的主要内容是防水性和透湿性。但如何评价这两种性能目前有不同测试方法，当然各种测试方法所测得的结果也不尽相同。即使是采用相同的测试方法，也往往由于条件略微改变而难以获得相同的结果，因此何种透湿性测试方法较为适当，日前为止尚无统一标准[7]。

　　1·1 防水透湿织物的防水性测试

　　防水透湿织物的防水性测试，大体分为实地测试、模拟测试和实验室测试3类。关于实地测试，其花费较大，时间较长，一般需花费半年到一年或更长的时间。实验期间，定期测试防水透湿织物的防水性，从而得出其实用性，数据一般比较准确。就模拟测试而言，环境控制室则成为必不可少的条件，用来模拟各种天气环境和人体运动状态，测试舒适性。环境控制室中装有人工雨塔，可把水从lOm高处以45OL/m·h的流量如暴雨般地泄向人体模型，直径约为5mm的水滴从顶部2000个孔中喷出，其速度约为40km/h，这种测试手段与前者相比一般时间较短，但花费很高。实验室测试主要包括静水压测试和喷淋试验等，如在一侧维持一定的水压，测定单位时间内透过织物的水量；或从一定的高度和角度向待测织物连续喷水，测定浸透时间或吸收的水量或观察试样的水渍形态等。如美国标准测试ASTMD-751和美国联邦标准测试法FED-STD-191A5512以及我国国家标准GB4744-84等都属于该类测试。

　　1·2 防水透湿织物的透湿性测试

　　织物透湿性的测试方法主要包括蒸发法和干燥剂法等。蒸发法又包括正相杯法和反相杯法。它们是测定在一定温度、一定湿度和一定的风速下单位时间内透过织物单位面积的水汽量，一般用g/m2·24h来表示。美国标准测试条件规定温度为23℃，相对湿度为50%，风速为2.5m/s测试的条件允许改变。测试标准有美国标准测试ASTM Wh#"QNE-96,procedure B、BW，我国国家标准GB/T12704-91，日本 JISL-1099法和英国的B.T.T.G法等。所谓干燥剂法，是指在一定温度、湿度下，通过测定一定时间内干燥剂所吸收的水蒸汽量，从而获得此条件下单位时间内透过试样单位面积的水汽量以评价织物透湿性的方法，一般测试时间较长。

　　随着研究的深入，人们发现在实际穿着中防水透湿织物往往仅为服装系统中的一部分，而单层和多层对防水透湿织物性能有着很大的差异。但是以往的测试工作大多把重点放在了单层织物上，忽略了组成服装系统整体中其它层织物对整个织物性能的影响。因而有人指出服装系统应作为不可分割的 y

　　整体去评估，必须找到新的测试方法，于是模拟实际穿着系统来研究织物防水透湿性能应运而生，目前仍有很长的路要走。

　　1·3 防水透湿织物的评价

　　就其综合评价而言，以往由于人们主要关注其防水性能或透湿性能，对这方面的研究较少。但随着人们消费观念的转变、消费水平的提高以及其应用领域的不断扩大，如何在其主要性能不断提高的同时，满足人们对防风、保暖、抗菌防病毒、美观(包括手感、舒适感、悬垂性等)、降低成本，甚至个性化等多方面的需要已成为设计者重点考虑的问题。对普通面料的风格评价可能并不适合于防水透湿织物。而且，由于功能性的需要，也不可能单独对织物进行评价，必须综合考虑其加工过程、面料、服装、使用过程、弃后处理等各个方面。比如，防水透湿织物作为服装面料必须具有一定的耐久性，耐水洗性相剥离强度是表明耐久性的两个最重要指标，特别是耐水洗性。国外资料称，Gore-Tex织物大约经过七八次水洗之后，耐水压才开始大幅度下降，而国内同类防水透湿织物有的洗涤一、两次性能就显著下降[6]。另外，加工工程中的污染和使用后的织物回收、降解环保等问题，已经成为摆在研究者面前的重要问题。

　　2 防水透湿织物的应用领域及发展趋势

　　经过近几十年的快速发展，防水透湿织物已成为国内外纺织界竞相开发具有特殊功能的高档面料，应用前景十分广阔。目前，根据以上3种机理制造的防水透湿织物己广泛应用于军用服装、工作服装、运动服装、鞋类等多个领域。尤其是非典防护服，不仅保护无数医务工作者免受侵害，而且使他们在紧张的环境中保持高效的工作。表3为防水透湿织物的主要应用领域。但三者各有长短，在不同的使用条件下各有市场。

　　随着科技的进步，人们在利用以上3种机理取长补短制造新的防水透湿织物的同时，正在产品的功能开发上吸收和移植现代新技术，以提升现有防水透湿织物的产品档次。如防水透湿织物的聚氨酯微孔中分布一些颗粒、薄片，通过反射原理阻止辐射热的扩散，从而增加织物的保暖性，同时又具备了高弹性；有记忆功能的聚氨酯智能膜是利用聚氨酯树脂软链段与硬链段组合的结构特征，使其具有适当的玻璃化温度，在高于或低于该玻璃化温度较小范围时，具有调节透湿性的功能；将纳米级的功能微粒植入防水膜，则使原先的防水透湿织物具有抗菌、抗紫外线、防伪等复合功能[1]；利用磁控溅射技术[8]或仿荷叶效应[9]制造新的防水透湿织物等。其产品除具有基本的防水透湿功能外，还需集防风防寒、保温、抗静电、阻燃、抗菌、抗紫外线、舒适、手感柔软等多方面性能于一体，其服装也从最初的军用服装、工作服装等向运动服装、休闲装和特种功能服装方面发展。

　　下面是EVENT和GORE-TEX及XCR还有paclite的功能性比较说明

　　绝大多数都是基于一层ePTFE膜（甚至windstopper都使用这样的膜），区别只是对这层膜的处理方法不同。油类会污染ePTFE膜使其失去防水性，所以单纯的ePTFE膜是不能直接用在织物上的。GTX的解决方法是在ePTFE的两面加上PU保护层，但是这样的话ePTFE的孔被挡住一部分，透气性就降低了，而且水汽需要液化浸润PU才能到达ePTFE再利用内外的温差排出。这一类的称为wet system因为织物内层有液态的水，而外层需要有DWR防止水浸润PU。eVENT上使用了其他防污染的处理方法，没有这层PU遮盖ePTFE的微孔，而且水气可以直接到达ePTFE而无需先液化浸润的过程，被称为dry system，比GTX类的透气性要高不少。XCR相对于普通GTX改进了ePTFE膜和与尼龙的夹层技术，并且使用了新型ePTFE，据称透气性高25%。paclite用涂层取代了一般GTX内层的网面（双层）或尼龙（三层），从而降低了重量，而且水汽需要穿过的层数少了一层，透气性提高，但是耐用性应该不如3层的GTX。