新型TPU薄膜层压复合织物的制造工艺研发

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1、中图分类号：TQ334.1单位代号：10280密级：公开学号：15722180硕士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYMASTER’SDISSERTATION题新型TPU薄膜层压复合织目物的制造工艺研发作者汪胜学科专业应用化学导师孙俭教授完成日期2018年4月上海大学硕士学位论文上海大学工学硕士学位论文新型TPU薄膜层压复合织物的制造工艺研发姓名：汪胜导师：孙俭教授学科专业：应用化学上海大学环境与化学工程学院二零一捌年肆月I上海大学硕士学位论文ADissertationSubmittedtoShanghaiUniv

2、ersityfortheDegreeofMasterinEngineeringFactorymanufacturingresearchofmodifiedTPUmembraneanditslaminatedfabricsMACandidate：WangShengSupervisor：ProfessorSunJianMajor：AppliedChemistryCollegeofEnvironmentandChemicalEngineering,ShanghaiUniversityApril,2018II上海大学硕士学位论文摘

3、要防水透湿层压织物是将具有防水透湿功能的薄膜与织物采用特殊的黏合剂，通过层压工艺复合在一起形成的。该织物起到主要防水透湿作用的是其核心层-防水透湿功能膜。目前市场上防水透湿功能膜的主流产品是聚四氟乙烯（PTFE）疏水性微孔膜和热塑性聚氨酯弹性体（TPU）亲水性无孔膜。虽然PTFE微孔膜具有较优的防水透湿性能，但其产品价格昂贵、核心技术也被国外公司垄断，且由于原材料不稳定性也导致其产品质量不稳定，这些因素都极大地影响了其应用前景。除此之外，PTFE聚合物的滑爽性和不粘性也造成了其后期复合加工的困难性。相比之下，TPU亲水性薄

4、膜虽然具有透湿性较差的缺点，但无孔结构让其具有较高的耐静水压，且其材料易复合加工、产品价格也相对低廉。因此，本文开发了一条全新的从原材料到防水透湿膜复合织物终端产品的一条龙生产线，分为三个研究部分：首先，筛选出具有优异透湿性能的TPU薄膜以取代PTFE微孔膜；其次，制备出兼具良好透湿性和粘合强度的织物复合用的湿固化聚氨酯热熔胶；最后，研究不同层压复合工艺对TPU薄膜层压复合织物的服用性能的影响。第一部分，筛选TPU材料及其颗粒运用熔融共混的方法吹制出一种无孔型TPU薄膜，用于层压复合织物的工艺段制作。以膜厚度、温度和相对湿

5、度为变量对TPU薄膜的透湿量与透气性进行测试分析，并对其表面形貌、成分含量、热稳定性进行表征。实验结果表明，TPU薄膜的透湿量随着膜厚度的增加而减小，其中厚度为0.012mm的TPU薄膜的透湿量，按ASTME96BW-2000的标准方法的测试结果为7093g/(m2·day)。同时该膜透湿量也随着温湿度的升高而显著增加。从SEM图像中可以观测到TPU薄膜表面相对平整，无微孔结构。气体渗透率测试分析发现，该膜对CH4和N2气体基本上不透，因此可以有效地阻隔细菌与病毒的入侵。FTIR红外光谱表征结果1300~1000cm-1处

6、出现Si-O伸缩振动吸收峰，证实了纳米SiO2III上海大学硕士学位论文掺杂进了TPU薄膜中。上述测试和表征结果表明，本文所制备的TPU薄膜为无孔、高透湿。因此，其在户外服饰尤其在医疗服装等领域具有良好的潜在应用前景。第二部分，研制热熔胶并应用于层压复合织物的工艺段制作。本文以自制的聚醚二元醇、MDI为主要原料，通过本体聚合反应合成反应型湿固化聚氨酯（PUR）热熔胶。首先，探讨反应温度、反应时间等合成条件对PUR热熔胶综合性能的影响。获得的PUR热熔胶的优化合成的工艺条件：反应时间为2h，反应温度为90℃。其次，研究了PU

7、R热熔胶中的NCO%含量和萜烯酚醛树脂的用量等因素对PUR热熔胶粘合强度的影响。实验结果表明，当-NCO%为3.5%、萜烯酚醛树脂的用量为5%时，PUR热熔胶的粘合效果为最佳。第三部分，以自制的PUR热熔胶为粘合剂，通过PUR热熔胶复合机将涤纶（防水5级）和尼龙（防水5级）织物分别与TPU薄膜进行层压复合。在此基础上，研究了PUR热熔胶的加工温度、复合间隙以及上胶量等工艺参数对层压复合织物的服用性能的影响。实验结果表明，涤纶织物与薄膜间的上胶量为12g/m2，层压温度为90℃，复合间隙为-0.2mm时，其综合服用性能最佳。

8、对于尼龙织物而言，由于尼龙织物的纤维是FDY型（全拉伸丝），其纱线具有各纤维之间排列整齐、密合度高的特点。与此同时，热熔胶点粘附在FDY纤维上时，实际参与粘结并产生机械嵌合力的有效长度比较短，且尼龙织物其表面能较低，从而导致尼龙层压复合织物的服用性能在所有测试工艺参数条件下都表现不佳。因此FDY型尼龙织