PTFE膜复合面料的发展

户外运动是以自然环境为场地，带有探险性质的一组体育项目群，有攀岩、滑水、探险等多种运动形式。户外运动起源于欧洲，早的户外活动是为生存和发展而进行的活动，形式以采药、狩猎和战争为主，二战以后才逐渐发展成为休闲娱乐、提高生活质量的生活方式，20世纪80年代初，户外运动被引入中国，并逐渐被人们接受，我国丰富多样的地貌和人民生活水平的不断提升为户外运动提供了有利的条件，促使了户外运动的迅猛发展，现在已成为大众性的生活选择之一[1~2]。根据不同的运动项目，户外运动服装也有诸多种类和款式，如滑雪衫、冲锋衣、泳衣等，同时户外运动服装也需具有防风、防水、透湿、透气等多种功能，而PTFE膜集众多性能于一身，经过近40年的不断创新，PTFE膜层压复合面料已在户外运动服装上有大量应用，国内外知名户外运动服装品牌Arcteryx，Thenorthface，Northland，Columbia等均有使用。本课题基于面料的热湿性能对PTFE膜户外运动服装在2.5km/s和6km/s的运动量下的热湿舒适性进行研究，建立了基于PTFE膜面料性能的热、湿性能的预测模型，不但简化了繁杂的物理指标测试，省略了着装实验过程，而且从热、湿舒适性两个方面对PTFE膜面料的研发制造进行理论指导，引导企业对PTFE膜面料的自主创新研发，为户外运动服装产业的发展起到带动作用，为国内企业从生产到研发创新型企业成功转型提供有力的支撑，从而为提高国内PTFE膜和户外运动服装企业在国际竞争力打下坚实的基础。1.2PTFE膜概述PTFE是一种白色蜡状的直链晶形塑料，手感滑腻，结晶度高达92%～98%，其表观透明度随结晶度的提高而变差。PTFE为非熔流性材料，热导率0.25W/(m·K)，熔点327℃，在熔点以上呈透明状，几乎不流动[3]。其玻璃化温度为126℃，相对密上海工程技术大学硕士学位论文章绪论第2页度为2.1～2.3，吸水率小于0.01%，伸长度为13％，不粘、不燃。PTFE的化学分子结构式为：其中数均相对分子量Mn＝0.18×106～1.48×107。PTFE分子中全部为C-F键，C原子连接的F原子完全对称，C-F键又以共价键相结合，组成一个稳定结构，从而具有较好的电绝缘性、热稳定性、耐化学腐蚀和耐大气老化性能。此外PTFE的吸水率小，临界表面张力高达1.85×10-2N/m，很难被普通液体润湿。1969年，Gore公司研制出PTFE微孔膜，孔径小于0.2um，孔隙率达80%以上，1971年，Gore公司将PTFE膜与织物复合生产出Gore-tex功能面料，并进行大规模生产。随后，Gore公司将代产品推向市场[4]，初的PTFE膜三层复合织物，外层是以涤纶或尼龙，中间层是PTFE微孔膜，里层是尼龙精编织物。近40年来Gore公司不断的研发和创新，使得Gore-Tex层压复合织物一直在运动服、防风服、防寒服、钓鱼服、军服、医用手术服等方面占据着主要市场[5]。20世纪80年代以后，我国才逐步开始对PTFE膜的开发。中国人民解放军总后军需装备研究所（以下称总后）张建春等人对Gore-tex织物中PTFE膜的微孔尺寸形态、三维结构、分布状况等进行了测试和剖析，独立设计了国内条双向拉伸的PTFE膜生产线[6]。除总后外，我国还有许多公司和高校也对PTFE膜进行了研究，天津工业大学通过与Gore公司合作，开发出一系列PTFE膜保暖材料类产品；宁波登天氟材料公司将开发的PTFE膜做到较高的幅宽；香港理工大学、中国纺织科学研究院、东华大学等也有诸多研究成果。1.3国内外研究现状1.3.1PTFE膜织物的热湿舒适性国内外学者对PTFE膜层压织物的热湿舒适性能进行了一系列研究。韩国梨花女子大学的H.S.Choi和英国曼彻斯特城市大学的J.E.Ruckman，R.Murray[7]对PTFE膜层压织物和PU涂层织物的热湿性能进行了对比研究。GNaXypZ