TPFE-PU复合膜4-3
资料来源：聚四氟乙烯 - 聚氨酯复合膜的工艺探讨， 殷英贤 王懽 张建春 郭玉海
摘自：纺织学报2004/8；36-38
通过复合方法在聚四氟乙烯(PTFE)薄膜表面涂覆一层聚氨酯(简称PU)膜制得复合膜。采用混合溶剂，可以将PU有效的粘合在PTFE表面上，剥离强度大。制得的复合膜的透湿性和弹性回复率均符合服用性要求。
1 实验部分
1.1实验原料及化学药品
PU切片(比利时UCB公司提供)，PTFE薄膜(新乡护神有限责任公司提供);
1.2.1溶解聚氨酯 DMF是溶解聚氨酯的一种常用溶剂，溶液的含固量在18%-20%之间比较合理。
将聚氨酯配制成含固量18%的胶粘剂。溶解聚氨酯的主要溶剂是DMF，辅助溶剂为丙酮、丁酮、乙酸乙酯、甲苯，两者质量比为3:2。
1.2.2 聚氨酯与聚四氟乙烯薄膜复合 采用干法制作复合膜。将备好的聚氨酯胶粘剂用刮刀直接涂覆在PTFE薄膜上，蒸发溶剂采用两步升温的方法，先在辅助溶剂的沸点附近加热一段时间，最后在150℃烘一段时间。
2 实验结果与讨论
2.1剥离强度的影响因素
2.1.1溶剂对剥离的影响 完全浸润是获得高强度粘接的必要条件。在环境温度17.8℃下，用不同溶剂溶解聚氨酯后，制得复合膜的剥离强度。
表1 不同溶剂+DMF所得膜的剥离强度数据比较表
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试剂 |
剥离方向 |
初始剥离等级(级) |
水洗剥离等级(级) |
|
纯DMF |
纬向 |
1 |
1 |
|
经向 |
1 |
l |
|
|
DMF+丙酮 |
纬向 |
1 |
1 |
|
经向 |
2 |
2 |
|
|
DMF+乙酸乙酯 |
纬向 |
5 |
5 |
|
经向 |
4 |
4 |
|
|
DMF+丁酮 |
纬向 |
5 |
5 |
|
经向 |
3 |
5 |
|
|
DMF+甲苯 |
纬向 |
5 |
5 |
|
经向 |
4 |
3 |
注：①纬向和经向只是PTFE薄膜的2个不同方向。②由于在剥离实验中，力值超过5N时PTFE膜容易被撕裂，剥离等级表示l级表示很易剥离，剥离力小于1.5N；2级表示较易剥离，剥离力大于1.5N小于3N；B级表示较难剥离1%伸8Omm左右时PTFE膜撕裂，此时的剥离力在5N左右；4级表示剥离时所需力很大。拉伸4Omm左右时PTFE膜撕裂，此时的剥离力在5N左右；5级表示完全粘合在一起，剥离时所需力很大，仅能剥离一小部分PTFE膜便撕裂。
从表1看出，只用DMF作溶剂，由于DMF对PTFE薄膜是不润湿的，导致PU不能在PTFE薄膜上很好的铺展，丁酮、乙酸乙酯、甲苯作为辅助溶剂效果都不错。
2.1.2 不同固化条件对剥离强度的影响
表2 DMF+乙酸乙酯作溶剂所得膜在不同固化条件的剥离强度
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固化条件 |
剥离方向 |
初始剥离等级(级) |
水洗剥离等级(级) |
|
80℃,7min |
纬向 |
3 |
3 |
|
15O℃，3min |
经向 |
3 |
3 |
|
80℃,7min |
纬向 |
3 |
3 |
|
15O℃，7min |
经向 |
4 |
4 |
|
80℃，lOmin |
纬向 |
4 |
3 |
|
经向 |
5 |
5 |
|
|
150℃，10min |
纬向 |
3 |
3 |
|
经向 |
3 |
3 |
注:剥离等级同表1注②。
从表2可知，固化条件对剥离强度有很大的影响，初始固化温度不宜过高，应在乙酸乙酯沸点77 ℃附近固化，文献[4]表明:当温度接近沸点时，液体的表面张力随温度的升高而迅速减少，接触角也很快趋于零。保持一定的时间，在这段时间内充分发挥乙酸乙酯的扩散作用，使PU与PTFE充分结合。如果直接高温固化，如表2中150℃、10min，溶剂在极短的时间内挥发掉，PTFE表面还没有来得及充分润湿，因此粘合较差。在乙酸乙酯沸点77℃下固化几分钟后(时间依据所涂PU膜的厚度而定)，还需在高温下继续固化几分钟，胶粘剂可以充分进行交联，溶剂也彻底的挥发，很好的固着在PTFE膜上。
2.1.3皂洗对剥离强度的影响 采用2g/L的皂洗液，皂洗l5h，室温晾干。从表1、2看出，皂洗后剥离强度变化不明显。
2.2聚氨酯溶剂的选用对复合膜透湿量的影响
从实验可以看出，复合膜的透湿与所采用的PU的溶剂没有必然的关系，随着薄膜厚度的增加透湿量呈递减趋势。
2.3 复合膜的弹性回复情况
高拉伸性织物有很高的弹性和回复性。拉伸率一般为30%-50%，回复的损失率少于5%-6%。复合膜作为一种弹性服装材料，应该符合上述要求。表3为所测复合膜的弹性回复性能。
表3 用乙酸乙酯+DMF为溶剂所得膜的弹性性能(伸长为50%)
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涂膜厚度(mm) |
拉伸方向 |
力峰值（N） |
lmin后长度（cm） |
平均回复（%） |
|
0.5 |
纬向 |
11 |
10.15 |
97 |
|
经向 |
22.7 |
10.2 |
96 |
|
|
0.4 |
纬向 |
13.75 |
10.3 |
94 |
|
经向 |
17.5 |
10.25 |
95 |
|
|
0.3 |
纬向 |
16.5 |
10.2 |
96 |
|
经向 |
20 |
10.15 |
97 |
|
|
0.2 |
纬向 |
11 |
l0.3 |
94 |
|
经向 |
13 |
10.3 |
94 |
|
|
0.1 |
纬向 |
12.5 |
10.4 |
92 |
|
经向 |
17.5 |
10.3 |
94 |
注:样品原长l0mm。
在拉伸过程中，经向和纬向所需的力是不同的，这主要是原PTFE膜在双向拉伸时，2个方向拉伸程度不同造成的。复合膜回复性能很好，回复时间极短，基本上不需要缓弹时间，回复率基本上可高达95%以上，只是0.lmm和O.2mm涂膜的回复率稍低于95%，原因是此时膜比较薄，PU含量少，所起的作用就小，但弹性比原PTFE膜要强很多。原PTFE膜的弹性几乎为零。涂膜厚度最好不要低于0.3mm。
3 结论
1、溶解pu的溶剂可选择乙酸乙酯+DMF；水洗对剥离强度影响不明显；固化时宜采用逐步升温方法以提高剥离强度。
2、在PTFE膜上复合PU后，原膜的透湿量下降；膜越厚，透湿量下降越多；不同性质的溶剂对透湿量影响不大。
3、在PTFE膜上复合适当厚度的PU以后，复合膜的弹性在拉伸率为30%-50%的情况下变化不大，完全符合服用的弹性要求。
（摘者注：所用聚氨酯属热塑性胶粘剂，上述复合膜与织物热压粘合，可制得拒水性极好的防水织物。）