[发明专利]一种防水透湿性薄膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着登山，滑雪，航海等户外运动的蓬勃发展，以及一些强力部门对服装面料的特殊需要，对具有较好防水透湿功能的服装材料的需求十分强烈，此类服装材料能集防水、透湿、防风、保暖于一体，它既能抵御雨雪和寒风的入侵，又能让人体的汗气及时排出，保持干爽和温暖，从而实现织物防水功能和舒适性的统一。而传统的织物不透气，穿着时感觉发闷，人体产生的汗液无法排到服装外面，在服装内表面聚积冷凝，使人感觉到不舒适且有湿冷感，甚至有冻伤，冻死的情况发生。

目前对防水透湿材料的研究主要有以下几种：TPU(热塑性聚氨酯弹性体)防水透湿膜，这种膜是一种均质无孔的薄膜，它采用具有亲水基团的聚氨酯弹性体TPU为主材料，透湿性好，价格低廉，但是不足之处在于这种薄膜熔点低，复合后泼水加工性能不好。

共聚多醚多酯薄膜，这种膜是均质无孔薄膜，通过聚酯的变性处理，引入聚醚基团，赋予薄膜亲水性及控制膨润性、该膜耐水压高，但是薄膜生产价格高，并且由于无孔，薄膜不透气。

PTFE(聚四氟乙烯)薄膜，最初是由美国杜邦R.W.Gore开发的PTFE薄膜，经过将PTFE与润滑剂混炼后，压制成毛坯，经过挤出，压延后再除去润滑剂，拉伸得到的薄膜。它透湿性高，透气性好，但是该薄膜生产价格高，长期穿着以及水洗后，薄膜很快就会失去防水性，并且PTFE难分解，关于它的环保问题一直有争论。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种防水透湿薄膜及其制备方法和应用。该薄膜具有表面强度好，高透湿，透气，防水，成本低等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种薄膜，由包含以下质量份的组分制成：

聚乙二醇 8-50份，

二苯基甲烷4，4’-二异氰酸酯10-40份，

成盐剂 0.5-2份，

扩链剂 1-5份。

所述的聚乙二醇的分子量为2000，为白色固体蜡状薄片。

所述的成盐剂为三乙胺。

所述的扩链剂为1，4-丁二醇和二羟甲基丙酸的混合物，两者的质量份比为1∶1。

所述的薄膜的厚度为0.05-1.0mm。

一种上述薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将8-50质量份的聚乙二醇加热到100℃并抽真空至-0.1MPa后，在110-120℃下脱水2h，然后通入氮气，冷却至70℃，加入17-80质量份有机溶剂，搅拌均匀；

(2)预聚反应：向步骤(1)所得的混合物中，加入10-40质量份的二苯基甲烷4，4’-二异氰酸酯，在50-80℃下反应2-6h；

(3)扩链反应：继续向步骤(2)中所得的混合物加入1-3质量份的扩链剂，搅拌均匀，反应1.5-2.5h后，再加入成盐剂，在50-60℃下，中和反应0.5-1.0h，最后用有机溶剂控制体系的固含量为20-40％；

(4)将得到的产物抽真空除去有机溶剂后，倒入到培养皿中，流平成膜，再放到真空干燥箱中进行干燥。

所述的步骤(1)的搅拌速率为280-350转/分。

所述的步骤(1)、(3)和(4)中的有机溶剂为干燥的N，N-二甲基甲酰胺。其使用前需干燥。具体步骤为：将200g的4A分子筛在400℃的马弗炉中焙烧8h，冷却至常温(25℃)后，将处理过的分子筛倒入到N，N-二甲基甲酰胺中，除去其中水分。

所述的步骤(3)中搅拌速率为250-300转/分。

所述的步骤(4)中的抽真空除去溶剂的真空度为-0.05MPa，真空干燥的温度为65-80℃，真空度为-0.1-0.08MPa，干燥时间为20-28h。

一种上述的防水透湿性薄膜用作服装、鞋靴、帐篷类、防潮垫、防护服产品材料的应用。聚乙二醇具有特殊的透湿和热调节双重性能，分子中的醚键是典型的非离子亲水性基团，与水分子形成氢键，具有很好的导湿性，因此采用共混聚合的方法可以有效提高防水透湿织物的透湿性。在本发明中，所得到的薄膜是由软硬段所组成的，二苯基甲烷4，4’-二异氰酸酯提供的硬段，起到物理交联点的作用，增大聚合物的强度，聚乙二醇提供了软段，软段随着温度的升高而运动加剧，产生空隙，增大透湿率，因此将两种材料进行共混聚合，所得到的薄膜具有较好的防水透湿性能，并且厚度薄，质量轻，柔软等特点。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：