靜電紡聚氨酯防水透濕納米纖維功能膜的研究.pdf

1、本文采取靜電紡絲的方式制備聚氨酯納米纖維膜，研究并實(shí)現(xiàn)其防水透濕功能。為了研究溶劑對(duì)聚氨酯納米纖維的影響，運(yùn)用熱力學(xué)及高分子溶液理論研究溶液的溶液性質(zhì)，如:溶解度參數(shù)，溶劑的介電常數(shù)及偶極矩。這些性質(zhì)會(huì)進(jìn)一步影響溶液粘度、電導(dǎo)率、高分子-溶劑間相互作用和表面張力。通過(guò)靜電紡聚氨酯溶液得到聚氨酯納米纖維膜，研究溶劑對(duì)納米纖維膜形貌結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響，對(duì)其進(jìn)行SEM和力學(xué)拉伸等表征，SEM圖片結(jié)果顯示當(dāng)N，N-二甲基甲酰胺/丙酮的體積比為

2、75/25時(shí)得到的聚氨酯納米纖維膜最規(guī)則，纖維最均勻。此比例下得到的納米纖維較細(xì)且纖維間的直徑大小分布最窄。從納米纖維膜應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以發(fā)現(xiàn)，納米纖維膜的應(yīng)力及應(yīng)變隨混合溶劑中DMF比例降低而增大，當(dāng)N，N-二甲基甲酰胺/丙酮為75/25時(shí)，得到的應(yīng)力及應(yīng)變分別為6.45MPa和272.5％。
　　聚氨酯納米纖維直徑粗細(xì)對(duì)納米纖維膜防水透濕功能影響較大，本文通過(guò)改變紡絲濃度、紡絲電壓及紡絲接收距離調(diào)控聚氨酯納米纖維直徑，采用掃描

3、電鏡與Image-Pro(R)Plus測(cè)試軟件對(duì)纖維直徑進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)聚氨酯濃度、紡絲電壓、紡絲距離的調(diào)控得到了形貌規(guī)整，納米纖維直徑分別為300±20nm、350±20nm、400±20nm、450±20nm及500±20nm的納米纖維。利用氣體滲透法孔徑分析儀、浸潤(rùn)稱(chēng)重法、光學(xué)接觸角測(cè)定儀、織物透濕儀及透氣性測(cè)試儀，探索聚氨酯納米纖維直徑對(duì)防水透濕功能的影響。結(jié)果表明:纖維直徑的變化顯著影響納米纖維膜的孔徑大小及孔隙結(jié)構(gòu)，孔徑大小

4、隨纖維直徑變細(xì)而減小，孔隙率隨纖維直徑變細(xì)而增大。當(dāng)直徑為300±20nm時(shí)，孔徑與孔隙率分別是0.7014μm與68.23％;納米纖維膜的靜態(tài)水接觸角、透濕量與透氣率都隨纖維直徑增大呈增大趨勢(shì)。當(dāng)纖維直徑為300±20nm時(shí)，得到的靜態(tài)水接觸角、透濕量及透氣率分別為124.75°、5773g/m2·24h及14.49mm/s，且靜態(tài)水接觸角經(jīng)過(guò)60min靜置后仍大于90°。得到的納米纖維膜防水性與透濕性都較好。
　　納米纖維厚度

5、對(duì)納米纖維膜防水透濕性能有一定影響，本文通過(guò)控制紡絲液的量來(lái)調(diào)節(jié)納米纖維膜厚度（20±5μm、30±5μm、40±5μm、50±5μm和60±5μm）。采用掃描電子顯微鏡、氣體滲透法孔徑分析儀、浸潤(rùn)稱(chēng)重法、光學(xué)接觸角測(cè)定儀、織物透濕儀及透氣性測(cè)試儀對(duì)不同厚度的聚氨酯納米纖維膜進(jìn)行分析，并研究其防水透濕性能。結(jié)果表明:納米纖維膜的厚度變化對(duì)納米纖維膜的孔徑大小及孔隙結(jié)構(gòu)有一定的影響，孔徑大小隨納米纖維膜厚度增大呈減小趨勢(shì)，而孔隙率隨膜厚度

6、增加而增大。當(dāng)纖維膜厚是60±5μm時(shí)，獲得了較小平均孔徑的納米纖維膜，此時(shí)孔徑是0.6436μm，納米纖維膜孔隙率為71.03％。聚氨酯納米纖維膜的水接觸角與納米纖維膜厚度關(guān)系不大，最大靜態(tài)水接觸角比最小靜態(tài)水接觸角僅高1.15°。聚氨酯納米纖維膜的日透濕量及透氣率都隨纖維膜厚度的增加而減小，在纖維直徑為300±20nm，纖維厚度為60±5μm時(shí)，日透濕量及透氣率分別為5179g/m2·24h及13.27mm/s，大于一般的透濕標(biāo)準(zhǔn)并