基于PVDF的靜電紡納米纖維復(fù)合膜的制備及其防水透氣性能研究.pdf

1、防水透氣織物是一種功能型織物，在惡劣的環(huán)境下，能夠使人體與雨、雪、化學(xué)藥品隔離的同時(shí)又能向外界傳遞水蒸氣。防水透氣織物發(fā)展至今，已經(jīng)形成一個(gè)成熟的體系，可以將其分為三類：涂層織物、緊密織物和層壓織物。隨著防水透氣織物數(shù)量的不斷增加，其應(yīng)用范圍已從戶外休閑服裝延伸到醫(yī)療和軍事應(yīng)用領(lǐng)域。防水透氣織物的性能差異決定了最終的應(yīng)用范圍。戶外運(yùn)動(dòng)休閑服裝中用到的防水透氣面料除了需要具備一定的防水透氣作用外，還必須具備一定的舒適性；醫(yī)療衛(wèi)生、消防用防

2、護(hù)服，需要具備較高的耐液體滲透強(qiáng)度，需要更高程度的防水性能；軍事應(yīng)用中，由于野外作戰(zhàn)的惡略環(huán)境，使得其必須具備較強(qiáng)的阻隔性能。正是為了滿足多功能防水透氣織物的多元化需求，人們開(kāi)始探索新的技術(shù)制備新型的防水透氣織物。
　　靜電紡絲作為一種新型技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)防水透氣織物，具有優(yōu)異的性能，制備的薄膜狀納米纖維膜能夠應(yīng)用于過(guò)濾、組織工程支架、傳感器、防護(hù)服。正是由于納米纖維高比表面積、質(zhì)輕、高孔隙率的特點(diǎn)使得其成為制備高性能服裝的優(yōu)選材料。聚

3、偏氟乙烯(PVDF)韌性高，是氟塑料中拉伸強(qiáng)度較高的產(chǎn)品，沖擊強(qiáng)度和耐磨性能都比較好，而且PVDF屬于疏水性較強(qiáng)的物質(zhì)。本文決定利用PVDF為主體制備納米纖維復(fù)合膜，通過(guò)混紡、層合紡等靜電紡絲技術(shù)制備一種新型復(fù)合膜，探索其在防水透氣的應(yīng)用，本論文研究?jī)?nèi)容對(duì)納米纖維在防水透氣領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定的創(chuàng)新和指導(dǎo)意義。
　　本文首先制備了PVDF/CA(CA是二醋酸纖維素)混紡納米纖維膜，通過(guò)一系列測(cè)試分析(SEM、力學(xué)性能、防水透氣性能)

4、得出其最佳混紡比例，極大改善了其防水透氣性能。質(zhì)量比為90/10的PVDF/CA混紡膜綜合性能優(yōu)異，其力學(xué)性能比純紡膜PVDF有所提高，斷裂強(qiáng)度為4.29MPa,其斷裂伸長(zhǎng)率為48.41％。而且其孔徑分布較均勻，平均孔徑為1.551μm。防水透氣以及耐靜水壓的綜合作用較強(qiáng)，其透氣率為27.29mm/s，在具備高透氣率的同時(shí)具有一定防風(fēng)保暖性能，其拒水等級(jí)為4級(jí)，耐靜水壓值為5548Pa。
　　通過(guò)對(duì)PVDF純紡納米纖維膜進(jìn)行混紡改

5、性，雖然這種方式增強(qiáng)了納米纖維膜的力學(xué)強(qiáng)度和耐靜水壓值，但是CA的加入并沒(méi)有改善其最終形成納米纖維膜的柔軟性。為了增強(qiáng)服用舒適性，本文采用PMMA為芯層，PVDF為外層制備了層合紡納米纖維膜。層合紡是一種紡制出多層復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的紡絲方式，這種多組分結(jié)構(gòu)會(huì)使得其性能多樣化。通過(guò)柔軟性測(cè)試結(jié)果可知，PVDF/PMMA/PVDF的抗彎剛度較小，柔軟性較高，均優(yōu)于純紡PVDF膜和質(zhì)量比為90/10的混紡膜 PVDF/CA，增強(qiáng)了人體穿著的舒適性

6、。層合紡納米纖維膜的斷裂強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率依次為3.02MPa、41.16％，透氣率為30.49067mm/s，耐靜水壓值為4912Pa，沾水性能測(cè)試等級(jí)與純紡PVDF膜相同。
　　最后，本文通過(guò)在層合紡納米纖維膜 PVDF/PMMA/PVDF的芯層PMMA中添加無(wú)機(jī)納米粒子TiO2，在改善其機(jī)械性能的同時(shí)并對(duì)其防水透氣性能有一定改善。無(wú)機(jī)納米粒子的適量加入利于作為成核劑使得PMMA晶體結(jié)構(gòu)更加完善，使得PMMA結(jié)晶度增加。同時(shí)無(wú)機(jī)納米