專利名稱：一種防水透濕性薄膜及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種薄膜及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，隨著登山，滑雪，航海等戶外運動的蓬勃發(fā)展，以及一些強力部門對服裝面料的特殊需要，對具有較好防水透濕功能的服裝材料的需求十分強烈，此類服裝材料能集防水、透濕、防風(fēng)、保暖于一體，它既能抵御雨雪和寒風(fēng)的入侵，又能讓人體的汗氣及時排出，保持干爽和溫暖，從而實現(xiàn)織物防水功能和舒適性的統(tǒng)一。而傳統(tǒng)的織物不透氣，穿著時感覺發(fā)悶，人體產(chǎn)生的汗液無法排到服裝外面，在服裝內(nèi)表面聚積冷凝，使人感覺到不舒適且有濕冷感，甚至有凍傷，凍死的情況發(fā)生。目前對防水透濕材料的研究主要有以下幾種:TPU(熱塑性聚氨酯彈性體)防水透濕膜，這種膜是一種均質(zhì)無孔的薄膜，它采用具有親水基團的聚氨酯彈性體TPU為主材料，透濕性好，價格低廉，但是不足之處在于這種薄膜熔點低，復(fù)合后潑水加工性能不好。共聚多醚多酯薄膜，這種膜是均質(zhì)無孔薄膜，通過聚酯的變性處理，引入聚醚基團，賦予薄膜親水性及控制膨潤性、該膜耐水壓高，但是薄膜生產(chǎn)價格高，并且由于無孔，薄膜不透氣。PTFE (聚四氟乙烯)薄膜，最初是由美國杜邦R.ff.Gore開發(fā)的PTFE薄膜，經(jīng)過將PTFE與潤滑劑混煉后，壓制成毛坯，經(jīng)過擠出，壓延后再除去潤滑劑，拉伸得到的薄膜。它透濕性高，透氣性好，但是該薄膜生產(chǎn)價格高，長期穿著以及水洗后，薄膜很快就會失去防水性，并且PTFE難分解，關(guān)于它的環(huán)保問題一直有爭論。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種防水透濕薄膜及其制備方法和應(yīng)用。該薄膜具有表面強度好，高透濕，透氣，防水，成本低等優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種薄膜，由包含以下質(zhì)量份的組分制成:聚乙二醇8-50份，二苯基甲烷4，4’ - 二異氰酸酯10-40份，成鹽劑0.5-2份，擴鏈劑1-5份。所述的聚乙二醇的分子量為2000，為白色固體蠟狀薄片。所述的成鹽劑為三乙胺。所述的擴鏈劑為1，4_丁二醇和二羥甲基丙酸的混合物，兩者的質(zhì)量份比為1:1。所述的薄膜的厚度為0.05-1.0mm。一種上述薄膜的制備方法，該方法包括以下步驟:(1)將8-50質(zhì)量份的聚乙二醇加熱到100°C并抽真空至-0.1MPa后，在110_120°C下脫水2h，然后通入氮氣，冷卻至70°C，加入17-80質(zhì)量份有機溶劑，攪拌均勻；(2)預(yù)聚反應(yīng):向步驟(I)所得的混合物中，加入10-40質(zhì)量份的二苯基甲烷4，4 ’ - 二異氰酸酯，在50-80 V下反應(yīng)2-6h ；(3)擴鏈反應(yīng):繼續(xù)向步驟(2)中所得的混合物加入1-3質(zhì)量份的擴鏈劑，攪拌均勻，反應(yīng)1.5-2.5h后，再加入成鹽劑，在50-60°C下，中和反應(yīng)0.5-1.0h，最后用有機溶劑控制體系的固含量為20-40% ；(4)將得到的產(chǎn)物抽真空除去有機溶劑后，倒入到培養(yǎng)皿中，流平成膜，再放到真空干燥箱中進行干燥。所述的步驟(I)的攪拌速率為280-350轉(zhuǎn)/分。所述的步驟⑴、(3)和(4)中的有機溶劑為干燥的N，N_二甲基甲酰胺。其使用前需干燥。具體步驟為:將200g的4A分子篩在400°C的馬弗爐中焙燒8h，冷卻至常溫(25°C )后，將處理過的分子篩倒入到N，N-二甲基甲酰胺中，除去其中水分。所述的步驟(3)中攪拌速率為250-300轉(zhuǎn)/分。所述的步驟(4)中的抽真空除去溶劑的真空度為-0.05MPa，真空干燥的溫度為65-80°C，真空度為-0.1-0.08MPa，干燥時間為 20_28h。一種上述的防水透濕性薄膜用作服裝、鞋靴、帳篷類、防潮墊、防護服產(chǎn)品材料的應(yīng)用。聚乙二醇具有特殊的透濕和熱調(diào)節(jié)雙重性能，分子中的醚鍵是典型的非離子親水性基團，與水分子形成氫鍵，具有很好的導(dǎo)濕性，因此采用共混聚合的方法可以有效提高防水透濕織物的透濕性。在本發(fā)明中，所得到的薄膜是由軟硬段所組成的，二苯基甲烷4，4’_ 二異氰酸酯提供的硬段，起到 物理交聯(lián)點的作用，增大聚合物的強度，聚乙二醇提供了軟段，軟段隨著溫度的升高而運動加劇，產(chǎn)生空隙，增大透濕率，因此將兩種材料進行共混聚合，所得到的薄膜具有較好的防水透濕性能，并且厚度薄，質(zhì)量輕，柔軟等特點。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(I)薄膜具有較好的透濕性能，在25_40°C溫度范圍內(nèi)，接近人體的活動溫度范圍，具有較好的透濕性能。(2)薄膜由軟硬段組成，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)軟硬段分子量的比例，進而改變薄膜的柔軟度與透濕性能。(3)本發(fā)明與傳統(tǒng)的棉、毛等保暖材料相比，具有防水、透濕、防風(fēng)、保暖等優(yōu)點，可進行涂層或者層壓之后用作高檔服裝，防護服，帳篷，防潮墊等產(chǎn)品。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1(I)將8質(zhì)量份的聚乙二醇(分子量為2000)加入到三口燒瓶中至100°C并抽真空至-0.1MPa后，在110°C下脫水2h，然后通入氮氣，冷卻至70°C，加入17質(zhì)量份的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺，攪拌均勻，攪拌速率為280轉(zhuǎn)/分；(2)然后往三口燒瓶中加入40質(zhì)量份的二苯基甲烷4，4’-二異氰酸酯，在50°C溫度下反應(yīng)2h ；(3)加入0.5質(zhì)量份的I，4-丁二醇和0.5質(zhì)量份的二羥甲基丙酸，攪拌均勻，攪拌速率為250轉(zhuǎn)/分，擴鏈反應(yīng)1.5h后，加入0.5質(zhì)量份的三乙胺，在50°C下中和反應(yīng)0.5h，最后用溶劑N，N- 二甲基甲酰胺控制體系的固含量為20% ；(4)將得到的薄膜抽真空除去溶劑N，N-二甲基甲酰胺后，真空度為-0.05MPa，然后倒入到培養(yǎng)皿中，流平成膜，再放到真空干燥箱中進行干燥，干燥溫度為65°C，真空度為-0.08MPa干燥時間為20h,干燥后的薄膜厚度為0.05mm,其透濕效果如下表I。實施例2(I)將30質(zhì)量份的聚乙二醇加入到三口燒瓶中至100°C并抽真空至-0.1MPa后，在115°C下脫水2h，然后通入氮氣，冷卻至70°C，加入50質(zhì)量份的溶劑N，N- 二甲基甲酰胺，攪拌均勻，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分；(2)然后往三口燒瓶中加入30質(zhì)量份的二苯基甲烷4，4’-二異氰酸酯，在80°C溫度下反應(yīng)4h ；(3)加入1.0質(zhì)量份的I，4-丁二醇和1.0質(zhì)量份的二羥甲基丙酸，攪拌均勻，攪拌速率為280轉(zhuǎn)/分，擴鏈反應(yīng)2h后；加入I質(zhì)量份的三乙胺，在55°C下中和反應(yīng)Ih，最后用溶劑N，N-二甲基甲酰胺控制體系的固含量為30% ；(4)將得到的薄膜抽真空除去溶劑N，N-二甲基甲酰胺后，真空度為-0.05MPa，然后倒入到培養(yǎng)皿中，流平成膜，再放到真空干燥箱中進行干燥，干燥溫度為70°C，真空度為-0.09MPa,干燥時間為24h,干燥后的薄膜厚度為0.5mm。實施例3(I)將50質(zhì)量份的聚乙二醇加入到三口燒瓶中至100°C并抽真空至-0.1MPa后，在120°C下脫水2h，然后通入氮氣，冷卻至70°C，加入80質(zhì)量份的溶劑N，N-二甲基甲酰胺，攪拌均勻，攪拌速率為350轉(zhuǎn)/分；(2)然后往三口燒瓶中加入10質(zhì)量份的二苯基甲烷4，4’-二異氰酸酯，在80°C溫度下反應(yīng)6h ；(3)加入1.5質(zhì)量份的I，4-丁二醇和1.5質(zhì)量份的二羥甲基丙酸，攪拌均勻，攪拌速率為300轉(zhuǎn)/分，擴鏈反應(yīng)2.5h后；加入2質(zhì)量份的三乙胺，在60°C下中和反應(yīng)1.0h，最后用溶劑N，N-二甲基甲酰胺控制體系的固含量為40% ；(4)將得到的薄膜抽真空除去溶劑N，N-二甲基甲酰胺后，真空度為-0.05MPa，然后倒入到培養(yǎng)皿中，流平成膜，再放到真空干燥箱中進行干燥，干燥溫度為80°C，真空度為-0.1MPa,干燥時間為28h,干燥后的薄膜厚度為1.0mm。表I
權(quán)利要求
1.一種薄膜，其特征在于:該薄膜由包含以下質(zhì)量份的組分制成: 聚乙二醇8-50份， 二苯基甲烷4，4’- 二異氰酸酯10-40份， 成鹽劑0.5-2份，擴鏈劑1-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于:所述的聚乙二醇的分子量為2000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于:所述的成鹽劑為三乙胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于:所述的擴鏈劑為1，4_丁二醇和二羥甲基丙酸的混合物，兩者的質(zhì)量份比為1:1。
5.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的薄膜，其特征在于:所述的薄膜的厚度為0.05-1.0mm。
6.一種權(quán)利要求1-5中任一所述的薄膜的制備方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)將8-50質(zhì)量份的聚乙二醇加熱到100°C并抽真空至-0.1MPa后，在110-120°C下脫水2h，然后通入氮氣，冷卻至70°C，加入17-80質(zhì)量份有機溶劑N，N- 二甲基甲酰胺，攪拌均勻； (2)預(yù)聚反應(yīng):向步驟(I)所得的混合物中，加入10-40質(zhì)量份的二苯基甲烷4，4’_二異氰酸酯，在50-80 V下反應(yīng)2-6h ； (3)擴鏈反應(yīng):繼續(xù)向步驟(2)中所得的混合物加入1-3質(zhì)量份的擴鏈劑，攪拌均勻，反應(yīng)1.5-2.5h后，再加入成鹽劑，在50-60°C下，中和反應(yīng)0.5-1.0h，最后用有機溶劑控制體系的固含量為20-40% ； (4)將得到的產(chǎn)物抽真空除去有機溶劑后，倒入到培養(yǎng)皿中，流平成膜，再放到真空干燥箱中進行干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述的步驟(I)的攪拌速率為280-350轉(zhuǎn)/分； 或所述的步驟(3)中攪拌速率為250-300轉(zhuǎn)/分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于:所述的步驟(I)或(3)中的有機溶劑為干燥的N，N-二甲基甲酰胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征在于:所述的步驟(4)中的抽真空除去溶劑的真空度為-0.05MPa，真空干燥的溫度為65-80°C，真空度為-0.1-0.08MPa，干燥時間為20-28h。
10.一種權(quán)利要求1-5中任一所述的薄膜的用作服裝、鞋靴、帳篷類、防潮墊、防護服產(chǎn)品材料的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種薄膜及其制備方法和應(yīng)用。該薄膜由包含以下質(zhì)量份的組分制成聚乙二醇8-50份，二苯基甲烷4，4’-二異氰酸酯10-40份，成鹽劑0.5-2份，擴鏈劑1-5份。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的薄膜具有較好的透濕性能，在25-40℃溫度范圍內(nèi)，接近人體的活動溫度范圍，具有較好的透濕性能；還可根據(jù)需要調(diào)節(jié)軟硬段分子量的比例，進而改變薄膜的柔軟度與透濕性能，另外本發(fā)明與傳統(tǒng)的棉、毛等保暖材料相比，具有防水、透濕、防風(fēng)、保暖等優(yōu)點，可進行涂層或者層壓之后用作高檔服裝，防護服，帳篷，防潮墊等產(chǎn)品。
文檔編號C08J5/18GK103242646SQ201210027710
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者于建美 申請人:上海杰事杰新材料(集團)股份有限公司