软段含量对涂层织物透湿率的影响软段含量对涂层织物透湿率的影响因此,湿汽在亲水性聚氨酯薄膜中的溶解性对其在膜中的通过能力具有重要影响。较高的亲水性醚键浓度使得水汽分子在其间沿“分子阶梯”传递时的阶梯问隔较小,因而移动得更加容易;同时,当亲水性聚氨酯与湿汽接触时,水分子会向其内部扩散、渗透,分子中的亲水性基团越多,涂膜的溶胀就越大,其透汽能力将进一步获得增强。
由A组到C组,材料的软段含量在减少且其平均分子量也在下降,这势必导致聚氨酯的微相分离程度下降,软链段的移动性更多地受到硬段的制约,但涂层织物的透湿率却对应于材料中亲水性醚键浓度的提高而提高。
醚键浓度对涂层织物透湿率的影响醚键浓度对涂层织物透湿率的影响
这说明,聚氨酯涂层剂中醚键的含量及其分布对材料透湿性能的影响比软段含量及软段平均分子量要更加明显。事实上,无论软段含量及其平均分子量如何变化,亲水性聚氨酯的透湿能力均与其醚键含量近似呈线性正比关系。
2.2软链段对亲水性聚氨酯防水性的影响
根据本文前面对亲水性聚氨酯透湿性能的分析,较好的亲水性必然伴随着亲水性聚氨酯较差的防水能力;聚氨酯透湿能力的提高还受其涂层织物防水性能的制约。
软段含量对涂层织物防水性的影响图3-2软段含量对涂层织物防水性的影响
不同于涂层织物的透湿性,无论软段含量及其平均分子量如何变化,亲水性聚氨酯的防水能力均与其醚键含量近似地呈线性反比关系
醚键浓度对涂层织物防水性的影响醚键浓度对涂层织物防水性的影响
涂层织物良好的防水性和较差的透湿性源自于聚氨酯中不断增加的硬段含量。这一方面是由于聚氨酯中亲水性软单体用量和醚键浓度下降的缘故;另一方面,较高含量的硬段使其更易于混入聚氨酯的软段相区,导致材料的软、硬两相分离程度下降,亲水性软链段的移动性受到硬段的牵制,材料的溶胀趋势下降、耐水性提高。
事实上,硬单体对聚氨酯材料性能的贡献主要体现在材料的强度、耐磨性、粘附性等物理、机械性能上。因此,软段含量较少的聚氨酯会表现出更好的成膜性,而涂层材料的成膜性能对其涂层织物防水能力的提高具有重要意义。
与涂层织物透湿性随聚氨酯中醚键浓度的变化所表现出的规律类似,由A组到C组,尽管材料中的软段含量在减少,软段平均分子量也在下降,但涂层织物防水能力的不断恶化却对应于涂层材料中亲水性醚键浓度的持续提高。
该现象进一步证明了本文前面所得“聚氨酯涂层剂中醚键的含量及其分布对材料透湿性能的影响比软段含量及软段平均分子量要更加明显”的结论。
2.3软链段对亲水性聚氨酯微结构的影响
对于A、B、C三组聚氨酯,在软段组成相同的情况下(组内),涂层织物的透湿性能与涂层剂中的醚键含量近似呈正比关系,而防水性能则与其近似呈反比关系。然而,尽管这种变化趋势没有本质上的变化,但在不同组间,这种趋势却明显地减弱了。
这是由于从A组到C组,尽管涂层剂中的醚键含量在增加,但同时软段的含量及其平均分子量却在不断下降,从而导致聚氨酯的软、硬两相分离程度不断恶化。此时,有更多的硬链段溶入软段相区,从而限制了软链段的活动能力;改善了材料的成膜性和机械性能。这在一定程度上延缓了涂层织物透湿性能随涂层剂中醚键含量的增加而提高及其防水性下降的趋势。可见,影响亲水性聚氨酯防水、透湿性能的主要因素为软段相区中亲水性软链段的活动能力,而软链段的活动性又与其平均分子量和含量密切相关。
然而,存在于A、B、c组间的聚氨酯防水、透湿性能的变化在D、E、F三组间却难以发现。这是因为,作为软单体的PEGl000和PTMGl000具有相同的分子量,它们之间配比的变化并不会引起聚氨酯软链段平均分子量及其含量的变化,从而对聚氨酯的微相分离结构的影响较小。
需要指出的是:与涂层织物透湿率随聚氨酯中醚键浓度的变化相比,涂层织物的防水性随聚氨酯中醚键浓度的变化呈现出了明显的分散性。这可能是由于PEGl000的成膜性较差,随PEGl000用量的提高(由E组到G组),聚氨酯的成膜能力相对下降,为维持一定的防水性能,亲水性较强的聚氨酯必须具有更高的硬段含量。
显然,具有不同微相分离结构的亲水性聚氨酯材料,即便是化学结构相同,往往也会表现出明显不同的宏观应用性能。
3、结论
3.1影响亲水性聚氨酯材料透湿及防水性能的主要因素为软段的结构组成、分子量及其含量和涂层剂中醚键的浓度,且后者对材料防水、透湿性能的影响比前者更为明显;硬段的结构和组成对材料应用性能的影响不大。
3.2涂层织物的透湿性能与聚氨酯中醚键的含量近似地呈正比关系,而耐防水性能则与其近似地呈反比关系。
3.3聚氨酯的防水、透湿性能取决于其中亲水性软链段的活动性;具有不同微相分离程度的聚氨酯材料,即便是化学结构相同,往往也会呈现出明显不同的宏观应用性能。
<<上一页[1][2]