tpu膜層壓防水透濕及抗菌防護復合織物的研究【畢業(yè)設計】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　TPU膜層壓防水透濕及抗菌防護復合織物的研究</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 紡織工程

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要：隨著科技的發(fā)展、社會的進步及生活水平的提高，人們對生活質量的要求

3、越來越高。紡織品的基本功能已經從遮體御寒延伸到美觀、舒適、時尚、保護等功能，人們的消費理念也逐步從實用向保健、環(huán)保、多功能等生態(tài)理念發(fā)展，各種智能化、功能化的紡織品得到廣泛的關注和發(fā)展。本文介紹了防水透濕織物的基本類型及其發(fā)展前景；指出了熱塑性聚氨酯（Polytetrafluoroethylene，TPU）防水透濕膜的透濕機理及加工工藝。通過對熱塑性聚氨酯（TPU）薄膜的結構及性能的探討，闡明熱塑性聚氨酯層壓織物防水透濕原理是“吸附一擴

4、散一解吸”的過程，并對熱塑性聚氨酯層壓織物的防水、透濕性能進行測試，明確影響織物防水透濕性能因素，分析膜的結構與層壓織物防水透濕性能之間的關系；通過熱塑性聚氨酯薄膜層壓復合織物加工工藝過程，闡明層壓織物與膜的粘合理論。經過分析，表明粘合劑與粘合溫度對粘合效果的影響，從而優(yōu)化對加工工藝過程中粘合劑、粘合溫度的選擇。通過添加抗菌劑使織物具有抗菌效果，并對抗菌效果及抗菌處理后的防水透濕性能進行測試，調整到最優(yōu)方案。最后，對熱塑性聚氨酯薄膜抗菌

5、層壓織物進行展望，由于該織物的優(yōu)良性能，在防水透濕</p><p>　　關鍵詞：抗菌劑；層壓織物；TPU膜；防水透濕</p><p>　　Study on waterproof &breathable of laminated composite fabric with antibacterial</p><p>　　Abstract：With the sc

6、ientific and technological development,social process and improved livingstandards,people’s quality of life become increasingly demanding.The basic functiong of textiles changes from against cold tobeauty、comfort、fashio

7、n and protectiong,people’consumption concept also gradually changes from the practical to health,environmental protection,and ecological developmeng,all,the function of textiles have widespread concern and development.Th

8、is article describes the basic types and</p><p>　　Keywords: antibacterial；laminated fabric；TPU membrance；waterproof and breathable</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　

9、　1緒 論1</b></p><p>　　1．1 防水透濕織物的基本類型及發(fā)展現狀1</p><p>　　1．1．1 防水透濕織物的基本類型1</p><p>　　1．1．2 防水透濕織物的發(fā)展現狀3</p><p>　　1．2 抗菌織物的基本類型及發(fā)展前景5</p><p>　　1．

10、2．1 抗菌劑的基本類型5</p><p>　　1．2．2 抗菌織物的發(fā)展前景5</p><p>　　1．3 抗菌劑對層壓復合織物防水透濕性能影響的開發(fā)利用6</p><p>　　2銀離子抗菌劑的抗菌機制及特性8</p><p>　　2．1 銀離子抗菌劑的抗菌機制8</p><p>　　2．2 銀

11、離子抗菌劑的特性8</p><p>　　3熱塑性聚氨酯膜及其層壓織物的防水透濕機理及加工工藝10</p><p>　　3．1 聚氨酯的結構及性能10</p><p>　　3．2 防水透濕織物防水透濕機理10</p><p>　　3．2．1 TPU薄膜復合織物的防水機理10</p><p>　　3．2．2

12、 TPU薄膜復合織物的透濕機理11</p><p>　　3．3 熱熔粘合機理13</p><p>　　3．3．1 機械結合理論13</p><p>　　3．3．2 吸附理論14</p><p>　　3．3．3 擴散理論14</p><p>　　3．3．4 化學鍵結合理論15</p>

13、<p>　　3．4 薄膜與織物的粘合加工工藝15</p><p>　　3．4．1 粘合溫度的選取16</p><p>　　3．4．2 涂敷量與車速的關系16</p><p>　　3．4．3 固化率與濕度的關系17</p><p>　　3．4．4 固化率與溫度的關系18</p><p>　

14、　3．4．5 固化率與時間的關系19</p><p>　　3．5 優(yōu)化工藝方案20</p><p>　　4實驗與討論21</p><p>　　4．1 實驗部分21</p><p>　　4．1．1 TPU膜層壓織物透濕性實驗部分21</p><p>　　4．1．2 TPU膜層壓織物防水性實驗21&

15、lt;/p><p>　　4．1．3 TPU膜層壓織物剝離強度實驗22</p><p>　　4．1．4 TPU膜層壓織物抗菌性能實驗22</p><p>　　4．1．4．1 形成TPU膜層壓織物抗菌材料試驗23</p><p>　　4．1．4．2 TPU膜層壓織物抗菌性能測試試驗23</p><p>　　4．2

16、 實驗結果討論與分析25</p><p>　　4．2．1 TPU膜及其復合織物的防水透濕性能25</p><p>　　4．2．2 復合織物結構（厚度）對其防水透濕性能的影響26</p><p>　　4．2．3 溫、濕度對復合織物防水透濕性能的影響27</p><p>　　4．2．4 層壓織物抗菌效果測試28</p&g

17、t;<p>　　4．2．5 經過抗菌處理后的TPU膜復合織物的性能30</p><p>　　4．3 層壓織物實現防水透濕功能的必要條件31</p><p>　　5總結與展望32</p><p><b>　　6參考文獻34</b></p><p>　　7致 謝錯誤!未定義書簽。</

18、p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　隨著科技的發(fā)展、社會考慮的進步及生活水平的提高，人們對生活質量的要求越來越高。紡織品的基本功能已經從遮體御寒延伸到美觀、舒適、時尚、保護等功能逐步上升，人們的消費理念也逐步從實用向保健、環(huán)保、多功能等生態(tài)理念發(fā)展，各種智能化、功能化的紡織品得到廣泛的關注和發(fā)展。紡織纖維和面料的開發(fā)呈現了與以往不盡相同的態(tài)勢，應

19、用新型纖維的紡織面料已經成為時尚產品，多種功能交織的面料占有越來越重要的地位。[1]防水透濕織物就是人們一直追求的時尚、舒適型的紡織品。一般紡織品（如機織物、針織物、非織造物）制成后，織物在防水、透濕、透氣等方面的物理性能往往達不到要求。而目前病菌肆虐全球，健康的生存環(huán)境日益成為人類追求的目標之一。[2]因而，危害人類健康的環(huán)境微生物也引起了人們的重視，抗菌也成為了人們選擇的一項依據，也提出了相當高的要求。如果為了獲得織物抗菌的性能而犧

20、牲織物的防水透濕性能，這是得不償失的。因此，作為一種高技術，將抗菌劑作用用層壓復合織物，從而研究其防水透濕性能是否有影響，這是非常必要的。</p><p>　　防水透濕織物是指水在一定壓力下不浸入織物,而人體散發(fā)的汗液卻能以水蒸氣的形式通過織物傳導到外界的一種功能性織物。透水材料就是允許氣體和液體通過的傳統(tǒng)紡織品。這些材料，當被使用于阻隔車廂和修飾，能增強防護能力。[3]處理的例子包括表面張拉技術，芯吸速率，靜電

21、表面處理。用防水透濕織物制作的服裝能滿足寒冷、雨雪、大風等惡劣天氣中的穿著需要,且在較大勞動強度下也能排汗透濕,穿著舒適,還能在化學、有毒及傳染環(huán)境中起到隔絕、過濾和透濕作用。防水透濕紡織品從字面上講具體有兩個方面的功能，既具有防水的功能又同時具有排汗、透氣、透濕的功能。具體含義可概括為：紡織品防水性能是指該織物具有阻止外部環(huán)境的雨水和雪水從外滲透到織物內部的能力；紡織品透濕性能是指該織物具有把人體散發(fā)的汗液以水蒸氣的形式通過織物，向周

22、圍環(huán)境散逸的能力。因此，外部的雨水和雪水不能滲透到織物內，而內部的汗液又能通過服裝面料迅速傳遞蒸發(fā)到外部，從而使人體與服裝間的微小氣候得到調節(jié)，保持穿著者干爽和溫暖。</p><p>　　近年來，防水透濕薄膜一直是市場上暢銷的產品。目前，世界上有兩種比較具有代表性的防水透濕薄膜，一種是以Gore-Tex為代表的微孔聚四氟乙烯薄膜，一種是以熱塑性聚氨酯(Estane TPU)為代表的無孔分子薄膜。</p>

23、;<p>　　1．1 防水透濕織物的基本類型及發(fā)展現狀</p><p>　　1．1．1 防水透濕織物的基本類型 </p><p>　　世界市場尤其是歐美和日本等發(fā)達國家對防水透濕織物的需求逐年增加，試用于不同用途、基于不同原理、利用不同材料和加工方法的新產品不斷問世。這些產品可按織物用途、織物性能、防水透濕原理和織物加工方法進行分類。</p><p&g

24、t;<b>　?。ㄒ唬┌纯椢镄阅芊?lt;/b></p><p>　　對于不同用途的防水透濕織物，必須選擇相應防水透濕性能的織物，這點非常重要。按織物防水透濕性能的不同可分為以下幾類：</p><p>　?。?）擋風保暖織物：其涂層或薄膜很薄，織物表面未經拒水整理，其服裝接縫處無熱熔膠帶密封。</p><p>　　（2）部分防水透濕織物：具有一定防水

25、功能，長時間在雨中會漏水。其涂層或薄膜厚度中等，織物表面經拒水整理，其服裝接縫處無熱熔膠帶密封。</p><p>　　（3）防水透濕織物：任何雨雪環(huán)境，不會漏水。其涂層或薄膜很厚，織物表面經拒水整理，服裝接縫處有熱熔膠帶密封。</p><p>　?。?）超級防水透濕織物：浸在水中不會漏水。其涂層或薄膜很厚，織物表面經拒水整理，服裝接縫處有熱熔膠帶密封。</p><p&g

26、t;<b>　?。ǘ┌纯椢镉猛痉?lt;/b></p><p>　?。?） 軍用服裝:冬季軍服、核生化防護服、作戰(zhàn)服、飛行員服、特種兵服、艦艇防寒服等。</p><p>　　（2） 運動服裝:滑雪服、登山服、高爾夫球服、打獵服、跑步服、自行車手服、摩托車手服、水上運動服等。</p><p>　?。?） 休閑服裝:風衣、夾克、雨衣等。</p&g

27、t;<p>　?。?） 工作服裝:警服、消防服、野外防護服、醫(yī)用防護服、工業(yè)防護服、極地保護服、水手服、宇航服、無塵工作服、手術服、特種醫(yī)用服裝等。</p><p>　　（5） 其他:手套、登山鞋、襪子、帳篷、睡袋、醫(yī)用床單等。</p><p>　?。ㄈ┌纯椢锿笣裨矸?lt;/p><p>　　按防水透濕原理或阻止液態(tài)水滲透和水蒸氣傳輸的機理，目前已有的

28、防水透濕織物基本上可以分為以下三種類型：高密度織物、微孔薄膜層壓和涂層織物；無孔薄膜（親水薄膜）層壓和涂層織物；雙組分（微孔和無孔復合）薄膜層壓和涂層織物[4]。</p><p>　?。?）高密度、微孔薄膜層壓織物和涂層織物：在成膜時所形成的薄膜上有無數微孔并形成通道，這些微孔的直徑一般在0.2～5µm，僅是水滴直徑的1/ 5000～1/ 20000 ，但是水蒸氣分子直徑（0.0003～0.0004&#

29、181;m）的700倍，[5]因此最小的雨滴也不能通過，而水蒸氣分子卻可以通過，加上織物以及薄膜本身的疏水性，從而使得織物具有防水透濕的功能。</p><p>　?。?）無孔薄膜層壓和涂層織物：在成膜時所形成的薄膜表面無孔，所以防水；但由于薄膜上含有親水性基團,且排列合適,可以與水分子作用,借助氫鍵和其它分子間力,在高濕度、高溫度一側吸附水分子,通過高分子鏈上的親水基團傳遞到低濕度、低溫度的一側解吸,因此具有透濕

30、性能。</p><p>　?。?）雙組分薄膜層壓和涂層織物：雙組分薄膜層壓和涂層織物防水透濕原理主要視薄膜的組成而有所區(qū)別。如果無孔薄膜本身親水再涂覆親水層構成雙組分薄膜，則其防水性優(yōu)于無孔薄膜，但透濕性不如無孔薄膜；因為無孔薄膜能夠本身拒水，例如親水熱塑性聚氨酯無孔薄膜的一面涂覆聚四氟乙烯，組成雙組分薄膜，則其透濕性不如無孔薄膜，但防水性變化不大。</p><p><b>　　

31、（四）按加工方法分</b></p><p>　　從加工方法看，防水透濕織物可以分為高密度織物、涂層織物和層壓織物三中類型，這也是目前最常用的分類方法[5]。</p><p>　　（1）高密度織物：采用細棉纖維（長絨棉）或超細合成纖維長絲織成高密織物，使這類織物紗線間隙小到不允許水滴通過。當低特（高支）純棉紗遇水膨脹，會使紗線間隙變得更小，從而使織物具有防水透濕功能。對滌綸超細纖

32、維長絲原理，通常結合高收縮工藝制成表面類似荷葉的凹凸結構。表面若經過拒水整理，則能進一步提高織物的防水效果。</p><p>　　這類織物的特點是具有優(yōu)良的透濕性、懸垂性和較好的手感，但防水性能差，其耐水壓值一般不超過1m，織物的撕破強力低，耐折邊摩擦性也較差。由于織物密度相當大，紡紗必須采用特殊工藝處理，織布時斷頭多，次品率高，一般染整加工較困難。</p><p>　　（2）涂層織物:通

33、過采用干法或濕法涂層工藝技術,使織物表面孔隙為涂層劑所封閉或減小到一定程度,從而得到防水性。透濕性則通過涂層時采用特殊的方法形成微孔或涂層劑中的親水基團的作用來獲得。由于這種方法本身的局限,一直未能很好地解決透濕與防水、耐洗滌之間的矛盾,但由于其價格較低,仍占據著低端市場。</p><p>　?。?）層壓織物:采用特殊的粘合劑,使用層壓工藝，將具有防水透濕功能的微孔或親水性薄膜與普通織物層壓復合在一起形成防水透濕

34、織物。薄膜品種包括聚四氟乙烯微孔薄膜、親水性聚氨酯無孔或微孔層壓織物很好地解決了透濕性、防水性、耐洗滌之間的矛盾,占據了中高檔市場。[6]</p><p>　　層壓織物不僅性能突出，而且在工藝技術上也具：有選材范圍廣、設計靈活、污染少等優(yōu)點。與其它兩種加工方法相比較，目前層壓織物在防水透濕市場上占有率最高。</p><p>　　1．1．2 防水透濕織物的發(fā)展現狀</p>&

35、lt;p>　　防水透濕織物的發(fā)展大致可分為三個階段：第一階段從 2O 世紀4O 年代初開始，即防水透濕織物的起始階段；第二階段始于2O世紀7O 年代初，即防水透濕織物取得突破性進展的階段；第三階段從2O 世紀8O 年代中后期至今，是防水透濕織物全面發(fā)展的階段。[4]</p><p>　　最早的防水透濕織物是20 世紀40 年代初由英國Shirley 錫萊研究所設計的著名文泰爾(Ventel) 防雨布[7]，

36、它的出現標志著防水透濕織物正式走向市場。這是一種細號低捻度純棉紗高密織物。這種線密度小、捻度低的純棉高密織物，防水性不足。20世紀50年代至70年代，采用聚氯乙烯PVC、聚氨酯PU等涂層劑生產涂層防水透濕織物，織物的防水性很好，但不透濕。70年代細特疏水的聚酯或尼龍長絲超高密織物得到發(fā)展，其防水、防風性能要優(yōu)于傳統(tǒng)(Ventile)高密防水透濕織物。</p><p>　　自1985年10月，美國軍隊設立了專門的E

37、xtended Cold Weather Clothing System（ECWCS）項目，即擴展冬季軍服系統(tǒng)。將輕便的防水透濕織物定為擴展冬季軍用服裝，以逐步取代現行軍用棉衣。</p><p>　　從2000 年起，美軍設立了第二代擴展冬季軍服系統(tǒng)。對防水透濕織物的防水、透濕、耐用、低溫柔軟性、抗污染性等指標提出了更高的要求。如防水性能從240 kPa 提高到276 kPa（牧林法）、透濕性能從400 g/㎡&

38、#183;24 h 提高到600 g / ㎡·24 h（美國標準測試法ASTME—1996 Procedure B正相杯法）、耐用性能從5 次洗滌循環(huán)提高到20次、低溫柔軟性從- 32 ℃提高到- 40 ℃、抗污染性能從人造汗液提高到包括驅蟲劑、機油、柴油、武器油、飛機油等。此類防水透濕服裝的重量只有現行冬季軍服的50% 左右，而使用溫度范圍卻大大增加，可從-50℃～20℃[8]。</p><p>　　

39、軍用防水透濕服裝正向減少服裝種類，達到多軍種共用的目標發(fā)展，為此，研究的重點趨向于使防水透濕織物更加輕便、舒適、多功能化。</p><p>　　另一方面，防水透濕服裝也在向個性化、最優(yōu)化方向發(fā)展，例如，對于防水（ 液）等要求高的各類軍用、防護服等，主要采用層壓織物或涂層織物；對于舒適要求高（手感、透濕）的普通服裝，主要采用高密織物；對于防風為主的服裝，織物的耐水壓要求可以低些。總之，可在滿足服用者性能要求的基礎上

40、，靈活選用、設計防水透濕織物的種類與性能，降低成本。</p><p>　　近年來，防水透濕薄膜一直是市場上暢銷的產品。目前，世界上有兩種比較具有代表性的防水透濕薄膜，一種是以Gore-Tex為代表的微孔聚四氟乙烯薄膜，一種是以熱塑性聚氨酯(Estane TPU)為代表的無孔分子薄膜。</p><p>　　Gore一Tex織物是最早應用層壓法制取的織物，第一批產品于1 976年問世。標準產品

41、的關鍵部分由具有微孔的PTFE膜組成，孔的大小平均僅僅十萬分之一平方米大小，以至于水不能通過，但水蒸氣能通過。這意味著該類織物除了防水、防風外，還可應用于在好天氣情況下穿著。Gore-Tex織物為服裝提供了一個理想的性能，但由于此種薄膜使用的PTFE價值偏高，而且不耐洗，微孔薄膜的表面積又大，是一個熱力學不穩(wěn)定體系，很容易吸附灰塵，沾污或堵塞薄膜微孔，從而降低薄膜的透濕性[9]。</p><p>　　美國BF G

42、oodrich公司開發(fā)出的Estane系列的TPU制成的薄膜，不僅具有TPU的耐磨、柔韌性好以及高彈特性，而且透濕性能特別優(yōu)異。水氣在分子薄膜上的滲透過程可稱為“主動擴散”過程，滲透物附著在高濃度的一邊，利用存在的壓力差擴散滲透到薄膜的另一邊。由于制得的薄膜幾乎完全無孔，彌補了PTFE微孔薄膜的缺點，目前在市場上發(fā)展很迅速。也正是由于分子薄膜沒有微孔，外界的物質甚至如病毒也無法通過。高透濕性的Estane熱塑性聚氨酯技術可以生產出優(yōu)質的

43、分子透濕薄膜[10]。</p><p>　　國外在這方面已作了大量工作，而且還在不斷開發(fā)新的應用領域。而國內防水透濕織物的研究比較晚，遠沒有跟上國際水平[11]。經過多年的努力,我國的防水透濕織物取得了長足的發(fā)展，尤其是最具有潛力的TPU層壓織物，雖然與國外同型產品相比還有一定差距，但我國在這一紡織高新領域還是很有發(fā)展?jié)摿Φ摹?lt;/p><p>　　展望未來，防水透濕織物性能提高與產品開發(fā)的

44、研究將主要從三個方面展開：一是隨著高分子材料的發(fā)展，采用新型的互穿網絡聚合物、離子型聚合物、高度支化聚合物、枝狀聚合物（Dentrimer）等材料研制各種類型的含有化學微孔的防水透濕薄膜。二是隨著加工設備的不斷更新，研究從物理形態(tài)方面提高防水透濕織物的性能，如開孔率更高、孔隙更均勻、厚度更薄的防水透濕薄膜以及這些薄膜復合組成的各種功能的雙組分、多組分薄膜；各種不同結構、細度、性能的紗線織成的不同組織、表面形態(tài)的高密防水透濕織物。三是結合

45、防水透濕織物的特性，研制各類特種或功能防水透濕織物。[4]如對于熱塑性聚氨酯薄膜層壓復合織物，由于TPU材料具有極優(yōu)異的耐化學腐蝕性、低表面能、阻燃性能，加上薄膜的無孔結構又使其更具有優(yōu)越的防水（液）透濕性，可作為防護有毒化學物質和其他惡劣環(huán)境的理想材料，因此最適合防水透濕阻燃、防生化和防毒等復合織物的開發(fā)；而各種功能性聚氨酯的開發(fā)及其在紡織上的應用，對改善織物舒適性、克服環(huán)境污染等具有重要的意義。</p><p&g

46、t;　　由于防水透濕織物的測試標準各國并不一致，因此，這方面的研究工作也應加快。</p><p>　　1．2 抗菌織物的基本類型及發(fā)展前景</p><p>　　抗菌纖維及織物是指對細菌、真菌及病毒等微生物有殺滅或抑制作用的纖維或織物，其目的不僅是為了防止紡織品被微生物沾污而損傷，更重要的是為了防止傳染疾病，保證人體的健康和穿著舒適，降低公共環(huán)境的交叉感染率，使紡織品獲得衛(wèi)生保健的新功能。

47、[12]抗菌材料是具有殺菌、抑菌性能的新型功能材料，它是通過加入的抗菌劑而起作用的。目前，抗菌劑的應用領域越來越廣泛，如日常的服裝、家用電器、衛(wèi)生陶瓷制品、食品包裝以及建筑用的鋼板、涂料等。其中纖維織物是抗菌劑應用最廣的領域之一。</p><p>　　1．2．1 抗菌劑的基本類型</p><p>　　目前使用的抗菌劑大體可分為無機、有機和天然抗菌劑三大類。[13]</p>

48、<p>　　(1)無機抗菌通過將無機抗菌成分與載體結合而制得, 所采用的抗菌成分主要有銀、銅、鋅及其化合物，尤其以納米級或亞微米級的銀及其化合物用得最多。根據載體材料的種類不同，無機系抗菌劑又可分為沸石抗菌劑、磷酸復鹽抗菌劑、澎潤土抗菌劑、可溶性玻璃抗菌劑、托勃莫來石抗菌劑和硅膠抗菌劑。[14]</p><p>　　(2)有機系抗菌劑分為化學合成抗菌成分和天然抗菌成分兩類?；瘜W合成抗菌劑的主要抗菌成分為

49、有機金屬化合物，如碘絡合物，醇、酚、醛、酯及醚類化合物，咪唑系及噻唑系雜環(huán)化合物，季胺鹽系及雙胍類有機含氮化合物等。天然抗菌劑的主要抗菌成分目前主要有脫乙酰殼多糖、扁柏硫醇，甲殼質的鹽酸鹽，茴香油等。[15]</p><p>　　有機抗菌劑仍在抗菌產品中占主導地位, 其優(yōu)點是殺菌力強,即效好，種類多，缺點是毒性大，耐熱性較差，易遷移、可能產生微生物耐藥性等。近年來無機抗菌劑和天然抗菌劑受到重視，并有大量產品進入市

50、場，而有機抗菌劑的研究開發(fā)差不多處于停頓狀態(tài)，市場需求下降。[16]</p><p>　　1．2．2 抗菌織物的發(fā)展前景</p><p>　　人類最早使用抗菌纖維和織物的歷史可以追溯到古埃及，大約4000年前埃及人就采用植物浸漬液處理裹尸布，保存木乃伊。</p><p>　　現代抗菌纖維的研究以1935年Domag報告為標志，當時Domag報告了用季銨鹽處理后的服

51、裝具有抗菌的功能。二戰(zhàn)期間，德軍用季銨鹽處理軍服，大大降低了傷員的感染率；1955-1965年間，名為“Sanilized”的抗菌紡織品上市；1966-1976年間，含錫、銅、鋅、汞的有機金屬化合物和醌類含硫化合物用來作為織物的抗菌整理劑；日本從1955年開始研究具有抗菌防臭功能的抗菌纖維，1973年研究衣料對皮膚的危害的“日本工業(yè)皮膚衛(wèi)生協(xié)會”開始對抗菌織物進行監(jiān)控。之后世界上一系列低毒抗菌整理劑相繼推出并被廣泛使用。到了20世紀90

52、年代末期，開始在纖維加工這一步來賦予最終織物的抗菌性能，從而替代了后整理工藝為主的抗菌織物產品，抗菌纖維和織物的耐洗滌性能進一步提高[12]。</p><p>　　國內的抗菌織物的研究及應用起步比較晚，到20世紀80年代才開始進行對這方面的研究。1982年江蘇某襪廠開始采用中國醫(yī)科院皮膚病研究所提供的“806”防腳癬劑生產防臭襪；1984年上海樹脂廠試制出S A Q -1抗菌織物整理劑；1985年山東大學與山東省

53、紡織研究所合作制出STU-AM101抗菌整理劑，再由河北省紡織研究院與石家莊第四印染廠合作，將其在酸性焙烘條件下通過交聯(lián)劑結合在棉織品上；1986年山東荷澤印染廠配制HP -1水溶性協(xié)同抗菌劑，能與纖維生成絡合物，抗菌性能與D C -5700水平相當；1988年山東海洋大學研制α-溴代肉桂醛用于膠鞋防臭，紗布襪廠采用咪唑抗菌劑處理襪子；1989年中國紡織大學推出腈綸織物抗菌產品AB布。1990年山東紡織工學院和中國紡織大學分別研制出S

54、F R -1羥基氯代二苯醚非離子型抗菌整理劑；20世紀90年代后期，天津大學材料科學與工程學院研制出具有新型生物抗菌纖維之稱的殼聚糖混合纖維[12]。</p><p>　　納米抗菌材料是在納米技術出現后，通過一定的方法和技術,將抗菌劑制備成納米級抗菌劑，再與抗菌載體制備而成的具有抗菌功能的材料。納米載銀抗菌材料中的銀離子能保持很高的活性，并可以從載體中緩釋到載體表面，吸附病菌并與酶蛋白的活性部分巰基（-SH）、氨

55、基（-NH）等發(fā)生作用。隨著近幾年對納米抗菌劑、載體及制備方法的廣泛研究，納米抗菌材料的種類愈來愈豐富多彩，制備方法趨于成熟，應用領域也愈來愈廣[17]。</p><p>　　1．3 抗菌劑對層壓復合織物防水透濕性能影響的開發(fā)利用</p><p>　　中國紡織科學研究院研究開發(fā)中心利用熱熔擠出技術開發(fā)出的防水透濕聚氨酯(TPU)薄膜系無孔親水型薄膜[18]。與微孔防水透濕薄膜不同,其透濕

56、原理是利用聚氨酯內部特殊的親水基團構造,將人體產生的汗氣從濕度高的一面經過吸濕—擴散—放濕的過程輸送到濕度低的一面，從而達到透濕目的。該膜透濕量為每天3kg/m2～4kg/m2,適用于與多種基材的復合。聚氨酯無孔薄膜由于是熱熔法生產，與溶劑涂層法相比，無污染和溶劑回收問題，生產安全，對操作者無任何影響，屬環(huán)保型產品。服裝保暖的另一個作用是防止風的侵襲，面料如不防風，冷空氣會直接侵入而使人體表熱量損耗，降低服裝的保暖效果，使人感到寒冷。無

57、孔薄膜可阻擋風的侵襲，而微孔薄膜由于微孔呈非同心網狀排列，風照樣受到阻擋而無法侵入內部。為了防雨人們采取了涂覆橡膠、聚氯乙烯等的涂層織物，但其透濕量很低，用其制作的服裝如雨衣穿著很不舒服。而那些經防水整理的面料,一旦遇到大雨或長時間雨淋，防水效果也不理想。防水透濕微孔薄膜的微孔孔徑遠小于水滴直徑(是水滴直徑的約兩萬分之一)，可起到防水（雨）效果，而無孔親水型透濕薄膜表面無孔，可完全阻止雨的襲擊，故可很好地起到防水(雨)</p>

58、;<p>　　目前，對TPU膜層壓防水透濕及抗菌防護復合織物的研究較少，在其開發(fā)利用方面，仍然存在著許多問題有待于解決，如粘合劑的選擇、工藝條件的控制以及抗菌劑的選擇等，并且，還要考慮到添加抗菌劑是否會對PU膜有所損傷，必須選擇最優(yōu)的抗菌劑，這都是值得研究的問題。既要得到防水透濕的功能，又要達到抗菌的效果，這樣的織物既舒適又有利于人身體健康，適應世界紡織領域發(fā)展潮流。與其它普通織物相比，其產品具有優(yōu)良的服用性能，產品市場前

59、景廣闊，是深受消費者歡迎的綠色紡織品。并且，該產品是符合高技術、高附加值、時尚性，不僅擁有較高的技術含量，具有很多其它產品無法比擬的功能，其生產成本僅略高于一般膜結構織物，競爭力極強，前景廣闊，商機無限。在中國，TPU膜層壓防水透濕織物通過近幾年的研究，人們對其已經由根本不了解到略知其功能，如今再賦予其抗菌的效果，TPU膜層壓防水透濕及抗菌防護復合織物產品將成為人們追捧選購的對象。開發(fā)TPU膜層壓防水透濕及抗菌防護復合織物，帶給我國的社

60、會效益和經濟效益將不可估量。</p><p>　　銀離子抗菌劑的抗菌機制及特性</p><p>　　2．1 銀離子抗菌劑的抗菌機制</p><p>　　到目前為止，對一價銀離子化合物的抗菌機制還沒有一個完全統(tǒng)一的認識。目前提出的研究機制主要有2 種：離子溶出說和活性氧說。離子溶出說認為金屬銀和大多數銀化合物與水、體液和組織分泌液作用后可以釋放出的銀離子或者其他“具

61、有生物活性的銀離子”，在吸附病菌后與其中酶蛋白的氨基( —NH2 ) 或者巰基( —SH) 等活性基團發(fā)生作用，導致病菌中的酶失去活性或發(fā)生了改性，使得病原菌無法進行呼吸和新陳代謝，病菌的生長和繁殖得到抑制，從而達到抗菌的目的。在這種機制中，銀離子的緩釋對抗菌性能具有極大的影響,而其緩釋性能在很大程度上取決于抗菌材料中銀化合物或金屬銀形成離子的能力，然而，目前尚沒有用于抗菌材料銀化合物或金屬銀離子化能力的精確的定量數據(見3-1) ?；?/p>

62、性氧說則認為銀等重金屬具有較高的極性催化能力，在與水和空氣中的氧作用后可以產生活性氧物質(如H2O- ,H2O+ ,O-2 等) 。這些活性氧物質能夠破壞細胞內各種重要的生物高分子和膜，阻礙病菌的繼續(xù)生長和繁殖，從而起到抗菌效應。</p><p>　　Lok 使用蛋白質組學和膜性質測定研究了納米銀對E. coli 的作用。結果表明：其抗菌機制與Ag+相同，但是納米銀的有效濃度遠低于Ag+。然而,研究表明納米銀易產

63、生生物毒素，因此在使用納米銀作為抗菌劑時，必須嚴格控制其用量。雖然大多數研究均已采用以上2 種機制，但仍然存在較多疑點，因此還需結合微生物學和生物化學等知識對銀系抗菌劑的抗菌機制作進一步的探討，特別是納米銀抗菌劑的抗菌機制(如粒徑大小、形狀與抗菌性能的關系)，以指導抗菌劑的開發(fā)和使用。[24]</p><p>　　表2-1 　用于抗菌材料的銀系化合物</p><p>　　Tab. 1 　S

64、elected silver compounds for antimicrobial materials</p><p>　　2．2 銀離子抗菌劑的特性</p><p>　　銀系抗菌紡織品由于廣譜抗菌,高抗菌性能,不易產生抗藥性,對皮膚沒有刺激性等優(yōu)點正日益被人們所關注。通常抗菌劑的指標主要有抗菌能力、穩(wěn)定性、安全性等。[25]</p><p><b>

65、　?。?） 抗菌能力</b></p><p>　　與有機抗菌劑相比，金屬離子抗菌劑一般都具有較強的抗菌能力，特別是銀離子，不僅具有廣譜抗菌性能，并且對于金屬離子抗菌劑細菌不易產生抗菌性。</p><p><b>　?。?） 安全性</b></p><p>　　指抗菌劑對人、各種生物和環(huán)境具有良好的相容性，其具體指標是急性經口毒性(L

66、D50)、皮膚一次刺激性、基因突變。研究表明〔1〕：銀等金屬離子抗菌劑急性毒性(LD50) > 2 000mg/ kg；皮膚一次刺激性：無刺激反應；基因突變：基因突變陰性。有較良好的安全性。</p><p><b>　?。?） 耐久性</b></p><p>　　指抗菌劑載體對抗菌性金屬離子的擔持能力、緩釋性及抗菌性能的持續(xù)長久。它與抗菌金屬離子的離子交換容量(

67、飽和吸附量) 、交換脫離速度、在抗菌載體中存在位置有關。與易揮發(fā)有機抗菌劑相比，金屬離子抗菌劑耐久性一般較好。</p><p><b>　　（4） 耐熱性</b></p><p>　　對于金屬離子抗菌劑來說，由于其分離溫度一般均> 500 ℃，熱穩(wěn)定性顯然比有機抗菌劑好(一般< 300 ℃)，這很大程度上擴大了其應用范圍。近年來，由于人們對生活水平和衛(wèi)生水

68、平提出了更高的要求，另一方面，有害細菌的傳播蔓延更是嚴重威脅著人類的健康。相信銀等金屬離子抗菌劑以其優(yōu)異的性能，將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機抗菌劑而得到廣泛的應用。</p><p>　　熱塑性聚氨酯膜及其層壓織物的防水透濕機理及加工工藝</p><p>　　3．1 聚氨酯的結構及性能</p><p>　　聚氨酯彈性體是一類由低聚物多元醇、多異氰酸酯和擴鏈劑為主要原料制備的

69、高聚物。聚氨酯材料自40年代被發(fā)明至今已經歷經：半個世紀，在此期間，世界各地競相發(fā)展這一材料，它在工業(yè)、農業(yè)生產中的地位日趨重要，已被列為世界五大材料之一，并仍以迅猛的勢頭發(fā)展。</p><p>　　聚氨酯的分子鏈一般由兩部分組成，首先采用“軟段”與“硬段”來描述這種結構[19]。常溫下，聚氨酯分子鏈的一部分處于高彈態(tài)，稱為軟段(soft segments )；另一部分處于玻璃態(tài)或結晶態(tài)，稱為硬段(hard se

70、gments )。軟段一般為端輕基的聚醚、聚酯和聚烯烴等，硬段一般由擴鏈劑(如線性短鏈二醇、二胺)和異氰酸酯形成聚氨基甲酸酯(或聚脈)。其中，軟段占的比例較大，約50-90%，硬段約占10-50%聚氨酯化學結構的特點是其大分子主鏈中含有重復的氨基甲酸酯鏈段，如下所示：</p><p>　　TPU由于其極好的耐磨性、高的拉伸強度和伸長率，同時具有低壓縮永久變形小、高撕裂強度、耐環(huán)境和化學品腐蝕、低溫柔韌性以及硬度范

71、圍廣、承載能力大和不可多得的既簡單又經濟的加工性能，應用范圍十分廣泛。如汽車車體外部配件、電纜護套、工業(yè)膠管、齒輪、密封件、膠帶、滑雪鞋和各種膠輪等。但是，由于TPU生產成本高、價格貴、加工性能不如聚烯烴等，限制了它的進一步推廣應用。因此，人們正在通過各種努力，在TPU中加入廉價的聚合物，從而達到降低成本和改善某些特殊性能的目的。</p><p>　　TPU與不同聚合物共混只是近幾年的事情。共混體系的性能與許多因

72、素有關，最重要的因素是TPU與共混組分之間的相容性。TPU共混體系的相容性與兩相各自的溶度參數、極性、表面張力、結晶能力、粘度等因素有關。大量文獻報道了TPU與其它聚合物之間的共混。除了PE, PP等非極性樹脂外，只要加工溫度低于280℃, TPU就可以與多種樹脂以各種比例混合，如PVC、聚丙烯酸酯、不飽和聚酯等。</p><p>　　3．2 防水透濕織物防水透濕機理</p><p>　

73、　3．2．1 TPU薄膜復合織物的防水機理</p><p>　　對紡織品而言，由于纖維是一種多孔性物質，具有較大的表面積，是溶液沿著纖維迅速展開，滲入纖維的空隙，把空氣取代出去，將空氣—纖維表面（氣固界面）的接觸代入以液體—纖維（液固界面）的接觸，這一過程稱為潤濕，即液體沿著固體接觸面展開，把空氣和固體的接觸界面代之以液體和固體的接觸界面的過程[20]。</p><p>　　圖3-1

74、滌綸表面接觸角 圖3-2 TPU表面接觸角</p><p>　　圖3-3 楊氏力學方程式示意圖</p><p>　　圖 3-3中 ，γSG,γLG,γSL是指固體一氣體之間，液體一氣體之間和固體一液體之間的界面張力。楊氏方程建立起液體在固體表面形成的接觸角θ和界面張力之間的關系，該方程表示為：</p><p>　　γSL=γSG +

75、γLGcosθ （3-1）</p><p>　　由3-3可以看出，固體一氣體之間界面張力越小，則接觸角越大，浸潤程度越小，可達到防水的目的[21]。當固體表面的接觸角大于90°時，則認為它是一個拒水表面；相反，當接觸角小于90°時，則認為它是一個親水表面。熱塑性聚氨酯薄膜材料表面能很低，接觸角為124.7°，耐水壓非常高的，因此TPU復合織物具有很高的防水性能

76、。</p><p>　　3．2．2 TPU薄膜復合織物的透濕機理</p><p>　　圖2為親水性無孔薄膜的滲透原理。當高分子鏈上有親水性基團且含量和排列合適時，則它們可以和水分子作用，借助氫鍵和其他分子間作用力，在高濕度一側吸附水分子，通過高分子鏈上親水基團傳遞到低濕度一側解吸。透濕是一個“吸附一擴散一解吸”的過程，親水性基團稱為“化學階梯石”。分子之間“孔”和鏈段尺寸在同一水平上，對

77、于不同直徑的小分子有選擇性。</p><p>　　圖2-4 無孔膜的透濕原理</p><p>　　當水通過親水聚合物薄膜滲透時，先是水凝結到薄膜表層并溶解，繼而在濃度梯度推動下向薄膜內移動，再從薄膜另一側表面蒸發(fā)離開薄膜。只要薄膜兩側保持恒定的壓差，這一過程在經過很短的起始狀態(tài)后就可達到滲透物以恒定速率透過的穩(wěn)定態(tài)。水分子通過親水性聚氨酯無孔膜的透濕率(wvt)可用公式（3-2）表示：&

78、lt;/p><p>　　式中：P1－P2——膜兩側水蒸氣分壓差；</p><p><b>　　L——膜厚度；</b></p><p><b>　　D——擴散常數；</b></p><p>　　S一一溶解度參數。 </p><p>　　擴散常數D表征了分子間“孔”的作用，它與

79、分子間剪切力、結晶度、密度、交聯(lián)度、增塑劑作用等有關，還與使用溫度有關[22]。在玻璃化溫度（Tg）以下時，分子鏈的鏈段運動被凍結，“孔”的孔徑和孔數較小，小分子通過的阻力就較大，透濕性下降；在Tg以上時，被凍結的分子鏈段開始運動，高分子處于高彈性，“孔”的孔徑和孔數隨分子鏈活動而增加，透濕性也增加。所以人體在劇烈運動時，體溫升高，大分子熱運動加劇，所產生的大分子瞬時空隙增多，水分子在親水基團吸引下擴散加快。</p>&l

80、t;p>　　溶解度參數S表征了高分子和水之間相互作用，主要受親水性基團影響。親水性基團越多，且沿主鏈排列合適，則溶解度越大。它還強烈地受聚合物一水蒸氣相互作用程度的影響，也和壓力有關。一般稱為分子間“孔”的作用和親水性基團即“化學階梯石”的綜合作用D。事實上，嚴格區(qū)分D和S的作用往往很困難的。</p><p>　　無孔聚氨酯薄膜是熱塑性聚氨酯TPU彈性體材料制成，屬于AB型線性共聚物。其主鏈結構是由柔性鏈段

81、和剛性鏈段以共價鍵連接構成。柔性鏈是由二異氰酸酯連接低熔點的聚酯或聚醚組成，剛性鏈段是由一個由二異氰酸酯與兩個聚酯或聚醚分子生成雙氨基甲酸酯鏈橋，確切地說，它們是異氰酸酯與少量二醇擴鏈劑反應生成的較長的高熔點氨基甲酸酯鏈段。</p><p>　　對于Estane TPU薄膜來講，其親水性的柔性鏈段吸收人體散發(fā)的濕氣，通過親水鏈段的運動，將濕氣由內部迅速向外層擴散(即由高壓向低壓擴散)，然后將濕氣向外界大氣中蒸發(fā)，

82、即利用TPU特殊的分子結構，由親水性基團將水分子逐一傳遞出去，達到高透濕的目的。由于TPU薄膜是無孔，雨水風雪不能滲入，一般耐水壓可達10000m/m(水柱)以上，可水洗，耐低溫，在-30℃質地輕軟，是一種理想的價格又不高(與PTFE相比)的層壓功能性薄膜材料。</p><p>　　3．3 熱熔粘合機理</p><p>　　合適的層壓技術是生產高品質層壓織物的關鍵。目前發(fā)展較快、較新的就

83、是使用濕固化聚氨酯熱熔膠的熱熔粘合技術，這種粘合技術具有應用面廣、對環(huán)境幾乎無污染、能耗低、手感柔軟等優(yōu)點。[23]</p><p>　　熱熔型粘合劑在許多工業(yè)部門中己經得到了日益廣泛的應用。這類粘合劑與熱固粘合劑、溶劑型和水基粘合劑不同，其特性是在室溫下呈固態(tài)，而在達到其熔點左右則呈液態(tài)。它在熔融狀態(tài)下具有流動性，并顯出優(yōu)異的粘著能力，能很快地與其它物體粘合在一起，待冷卻固化后即形成高強度的粘接；它無須經過加熱

84、固化或烘干過程，也不需要溶劑，不僅節(jié)約能源，而且生產效率高，成本也低；由于它在常溫下是固態(tài)的，因而粘合劑可制成塊狀、薄膜狀、條狀或粒狀的，包裝、貯運和使用都極為方便；它不含溶劑，生產成本和運輸成本都較低，且可避免溶劑的毒害和易燃的危險。此外，熱熔粘合劑可配制成具有不同軟化點和不同的脆化點，以滿足不同使用溫度的要求。必要時，也可以配制成為涂料，供特殊用途需要。</p><p>　　在紡織服裝行業(yè)中，正是由于熱熔粘合

85、劑成本相對較低和對環(huán)境、人體無害的優(yōu)點，已經逐漸替代了其它類型的粘合劑，成為主要產品。熱熔粘合過程雖然與溶劑型粘合劑粘合過程有很大的相似，不過仍有不同之處，本章通過結合傳統(tǒng)粘合理論方面的研究成果和所做實驗結果，對熱熔粘合機理進行了初步探討。</p><p>　　人們對粘合機理已進行了深入的研究。并且提出了不少理論來解釋界面粘結作用和產生的機理。由于層壓織物組成的不同、表面性能的多樣、復合加工條件的差異、粘合劑性能

86、的不同。都會影響最終的粘結效果．而現有的粘合理論都是從某一方面出發(fā)來闡述其原理。所以至今沒有全面唯一的理論。比較公認的理論有：機械結合（鑲嵌）理論、吸附理論、擴散理論、化學鍵結合理論。</p><p>　　3．3．1 機械結合理論</p><p>　　任何物體的表面即使用肉眼看來十分光滑，但放大起來看還是十分粗糙、遍布溝壑的，有些表面還是多孔性的。粘合劑滲透到這些凹凸或空隙中去，固化之后

87、就像許多小鉤子似地把粘合劑和被粘物連結在一起。有人把粘合劑和被粘物之間的粘附力歸于這種機械的作用。這種觀點稱為機械結合理論。</p><p>　　這樣的微觀機械連接對于多孔性材料的粘合強度的確有顯著的貢獻，但是對于非多孔性的表面，這種貢獻是不重要的。對非多孔性材料的粘合，機械打磨比未處理效果好得多。機械粗糙化處理具有如下優(yōu)點: 形成機械鎖固；形成了新鮮表面；形成了高反應性表面；增大了表面積。</p>

88、<p>　　3．3．2 吸附理論</p><p>　　進一步把表面放大到分子大小的范圍來看，被粘物表面是由原子和分子組成。根據近代物理學的研究，原子、分子之間都存在著相互的作用力。這些作用力可以分為強的作用力，即主價力或化學鍵，和弱的作用力，即次價力或范德華力。各種作用力的能量見表2-l。</p><p>　　表2-1 各種原子、分子作用力的能量</p><

89、;p>　　吸附理論認為粘合是兩個材料之間的分子接觸而引起的，并產生表面力。形成粘合劑和被粘合物直接接觸的過程稱之為“濕潤”。對于粘合劑而言，要濕潤固體表面，其表面張力應低于固體臨界表面張力才能達到“濕潤”之目的。</p><p>　　當粘合劑流入基材表面的凹陷和縫隙中時，濕潤效果良好，當粘合劑在凹陷處架橋時，濕潤效果差，會造成粘合劑與被粘物間實際接觸面積減少，造成整體接頭強度偏低。</p>&

90、lt;p>　　3．3．3 擴散理論</p><p>　　一些學者認為粘合劑和被粘物分子之間僅僅互相接觸是不夠的，必須互相擴散才能形成牢固的膠接接頭。這種觀點人們稱之為擴散理論。</p><p>　　粘合劑是由具有鏈狀結構的聚合分子所組成，如果被粘物也是高分子材料，在一定的條件下由于分子或鏈段的布朗運動，粘合劑分子和被粘物分子互相擴散是可能的?；ハ鄶U散實質上就是在界面中發(fā)生互溶。這樣

91、粘合劑和被粘物之間的界面消失了，變成了一個過渡區(qū)域，這對于膠接接頭的機械性能無疑是有利的。</p><p>　　高分子物質之間互溶或互相擴散必須具備一定的條件。首先是熱力學的可能性問題，一個過程只有在體系的自由能降低的情況下才有可能進行。在一個過程中體系的自由能的變化可以用以下公式來計算:</p><p>　　△G = △H - T△S （3-3）

92、</p><p>　　式中△G一吉布斯自由能的變化；△H 一是體系的熱焓的變化；△S一是熵變；T一是絕對溫度。</p><p>　　若△G≤0，這個過程可能發(fā)生；若△G＞0，這個過程不可能自發(fā)進行。</p><p>　　對于兩種高分子物質互溶的過程，體系的熵變和熱焓的變化可以近似地用下面公式來計算:</p><p>　　△S = -R（x1㏑

93、φ1 + x2㏑φ2） （3-4）</p><p>　　△H =（ⅹ1ν1 + ⅹ2ν2）（δ12 +δ22 -2Фδ1δ2 ）φ1φ2 （3-5）</p><p>　　其中x1、x2、φ1、φ2分別為兩種高分子的克分子分數和體積分數，δ12和δ22分別為兩個組分的內聚能密度，δ1和δ2:稱為溶解度參數，ν1和ν2分別為兩種高分子的克分子體

94、積，φ為兩種分子的相互作用常數。</p><p>　　溶解過程中體系的熵值是增大的，若△H為負值或者△H≤T△S，則△G≤0可以滿足。對于高分子物質來說，由于克分子體積很大，只有在δ1和δ2基本上相等的情況下，才有可能滿足整個分子互相擴散的熱力學條件。在絕大多數情況下不同種類的高分子是不能互溶的。</p><p>　　但是高分子能夠進行鏈段運動，在界面中鏈段互相擴散的熱力學條件與小分子物質

95、有些類似，是比較容易滿足的。因此有些不能互溶的高聚物之間仍可觀察到界面中的擴散現象。</p><p>　　此外，高分子之間互相擴散還要考慮動力學問題。高分子的鏈段運動只有在玻璃化溫度以上才具有顯著的速度，整鏈運動必須在更高的溫度下才能進行。</p><p>　　這一擴散理論主要用于粘合劑和被粘合物均為聚合物，且具有可運動的長鏈分子的情況下，如熱塑性塑料的溶劑性粘合或熱熔粘合被認為是由于分子

96、間相互擴散的結果。</p><p>　　3．3．4 化學鍵結合理論</p><p>　　從表3-1可以看出，化學鍵的強度比范德華力高得多，范德華力的能量最多不超過15千卡/克分子，而一般的碳一碳鍵或碳一氧鍵的鍵能為80～120千卡/克分子。因此粘合劑與被粘物之間如果能夠形成化學鍵結合無疑有很多好處。</p><p>　　高聚物與金屬之間形成化學鍵的一個典型例子是硫

97、化橡皮與鍍黃銅的金屬之間的膠接。用電子衍射法可以證明，黃銅表面上形成了一層硫化亞銅，它通過硫原子與橡膠分子結合在一起。</p><p>　　一些難粘材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚有機硅氧烷等，表面經過氧化處理或者輝光放電處理之后能使膠接強度大大提高，這很可能與這些材料獲得反應活性有關。</p><p>　　在個膠接接頭中化學吸附和范德華力對粘附強度的貢獻大小目前還沒有實驗方法可以測

98、量。化學鍵的強度雖然比范德華力高很多倍，但是形成化學鍵必須滿足一定的量子化學條件，并不是粘合劑與被粘物的每一個接觸點都能形成化學鍵，在單位面積上化學鍵的數目要比次價鍵少得多。因此可以認為化學鍵的存在不會改變界面中粘合劑和被粘物互相結合的總能量的數量級。</p><p>　　但是應該指出，在許多情況下解決困難的膠接問題往往求助于化學鍵，這可能是因為化學鍵抵抗應力集中、防止裂縫擴展的能力要比次價鍵好得多。</p

99、><p>　　這一理論表明在粘合劑一被粘合物的界面存在雙電層由此而形成靜電力。這種力具有抗分離性。這一理論通過在基材上剝離粘合劑時產生的放電現象可充分說明。</p><p>　　3．4 薄膜與織物的粘合加工工藝</p><p>　　熱熔膠從雕刻輥上轉移到薄膜上，并且轉移之后，薄膜與雕刻輥分離。如果熱熔膠的流動性好、粘度低,薄膜與雕刻輥的分離就很容易；如果熱熔膠的流動性

100、差、粘度高，導致其粘性增強，薄膜與雕刻輥分離時會產生嚴重的拉絲現象，轉移效率下降、分離難度加大。</p><p>　　織物與涂了熱熔膠的薄膜在一定壓力下瞬間復合在一起，這時要求熱熔膠的流動性要低一些，粘度要高一些，才具有較好的初始粘接強度。如果復合時熱熔膠的流動性太好，粘度過低，一方面會因為初始粘接強度低，造成層壓織物在離開壓合點后又可能分開；另一方面會由于流動性好，熱熔膠可能滲過織物造成透膠，從而影響層壓復合織

101、物的外觀、手感以及粘接強度、耐洗性能等。</p><p>　　圖3-5 復合織物加工工藝過程</p><p>　　3．4．1 粘合溫度的選取</p><p>　　熱熔層壓設備僅僅在涂層轉移部位進行加熱，層壓復合則是常溫，而且該設備結構緊湊，涂層轉移之后馬上就進行層壓復合，這時熱熔膠的溫度幾乎還沒有下降，所以選擇合適的涂層轉移溫度對順利生產合格的產品是非常重要的。采

102、用不同的薄膜進行粘合試驗。車速10 m/min。分別在5 Pa·s（113℃）、10 Pa·s（93℃）、15 Pa·s（84℃）、20 Pa·s（78℃）四種粘度條件下進行粘合，觀察它們在涂層轉移和層壓復合時的工作狀態(tài)。結果如下：</p><p>　　在5 Pa·s（113℃） 粘度條件下，涂層轉移工作狀態(tài)的拉絲現象不明顯，分離困難；層壓復合工作狀態(tài)表現出有透膠

103、現象，出現薄膜與織物分離的現象；</p><p>　　在10Pa·s（93℃） 粘度條件下，涂層轉移工作狀態(tài)的拉絲現象不太明顯，薄膜與雕刻輥的分離都較順利；層壓復合工作狀態(tài)下基本上沒有透膠現象，織物與薄膜貼合得很好；</p><p>　　在15Pa·s（84℃） 粘度條件下，涂層轉移工作狀態(tài)有明顯拉絲現象，薄膜與雕刻輥的分離都比較困難；層壓復合工作狀態(tài)有嚴重的拉絲現象，

104、薄膜與雕刻輥的分離很困難；</p><p>　　在20Pa·s（78℃） 粘度條件下，涂層轉移工作狀態(tài)有明顯拉絲現象，織物與薄膜貼合得不好；而層壓復合工作狀態(tài)沒有透膠現象；織物與薄膜貼合得很好。</p><p>　　從以上結果可以看出，當濕固化聚氨酯熱溶膠的粘度為10 Pa·s。即溫度為93℃時，涂層轉移與層壓復合都處于良好工作狀態(tài)，此時的操作性能基本上處于最佳。<

105、;/p><p>　　3．4．2 涂敷量與車速的關系</p><p>　　選用理論涂敷量為15 g/m2的雕刻輥。熱溶膠的粘度為10 Pa·s。溫度為93℃。測試結果見圖2-6。</p><p>　　圖3-6 涂敷量隨車速的變化曲線</p><p>　　從圖3-6中可以看出，隨著車速的增加，涂敷量的變化并不太大，變化量在2 g/m2左右

106、。涂敷量變化在速度為30 m/min時發(fā)生轉折，低于這個速度時，涂敷量隨著車速的增加而下降；高于這個速度時，涂敷量隨著車速的增加而增加，在高速情況下趨近于理論值。</p><p>　　熱溶膠是借助雕刻輥與薄膜之間的壓力，從雕刻輥的凹槽中轉移到薄膜表面，轉移時熱熔膠處于液體狀態(tài)，它與薄膜表面接觸并發(fā)生浸潤和擴散作用。浸潤和擴散需要一定的時間，隨著速度的加快，熱熔膠與薄膜的接觸時間變短，浸潤和擴散的時間也縮短了，相應

107、的涂敷量也就下降。當速度增加到一定程度后，由于離心力的作用，液態(tài)的熱熔膠向外脫離的趨勢越來越強烈，所以涂敷量反而逐漸增加。因為熱熔膠具有一定的粘度和粘結強度在轉移的瞬間，雕刻輥、熱熔膠和薄膜構成了一個整體，需要一定的拉力才能把薄膜與雕刻輥分離速度越快，所需的拉力也就越大。由于薄膜很薄彈性好，容易拉伸變形，會影響層壓織物的外觀和性能。所以，在實際生產中，速度不宜超過30 m/min。針對不同的薄膜、織物以及品質要求，一般車速為10～20