PTFE膜的微孔性能展示

PTFE膜的微孔性能展示　　留直径大于膜孔的气体分子，这就是微孔膜的筛分效果。但在实际生产过程中，这种多孔膜却较难制作。2.1.5毛细管凝聚机理凝聚温度较低的气体时，微孔内会产生毛细管凝聚现象，阻碍其他分子通过，因此，对于孔径只比分子筛稍大几个、十几个埃的膜孔，不同气体的透过行为各异。　　2PTFE膜的防水透湿机制防水透湿是指水在一定压力下不能侵入，水蒸汽却能通过织物向外扩散的性能。膜结构及面润湿性能决定了PTFE膜的防水透湿性能，其中膜的形态结构对防水透湿性能的影响大于面润湿性能。PTFE膜层压复合织物将纺织面料与PTFE微孔薄膜结合在一起，取长补短，充分发挥各自的优势，是当前户外运动纺织品的主要发展方向之一。　　目前研究PTFE膜防水透湿性能的方式主要还是依靠经验，对膜结构参数、环境等因素对透湿性能的影响方面的研究还比较匮乏。因此，本节探讨了PTFE微孔膜透湿过程中水汽的传递特点以及环境条件、膜结构参数与透湿速率的关系。PTFE膜通过双向拉伸制成，面含有大量微孔，且孔密度很高，每平方英寸的微孔量高达90亿个，微孔面积百分数高达80％。水在水蒸气分子和雨滴状态下的直径如2-1所示，由可以看出水分子的直径在20——10000UM之间，水蒸气分子直径得直径在0.0004UM左右，PTFE微孔膜的半径其远小于雨滴的直径，微孔膜利用尺寸的不同可以使水蒸气分子透过，而即使直径小的轻雾也不能通过。2-1水在不同形态下的直径(UM)TABLE1-　　水的形态水蒸气分子轻雾雾毛毛雨小雨中雨大雨暴雨直径0.000042020040090020003000——40006000——10000PTFE微孔膜的防水性能可用耐水压H征，且符合LAPLAEE公式:GRRHCOS2（2-12）其中：R—水的面张力，—薄膜中毛细管与液体的接触角，—水密度，R—第二PTFE膜热湿传递机制和防护性能第13页毛细管孔径。　　由公式（2-12）可以看出，PTFE微孔膜的耐水压高度与接触角θ和微孔孔径相关。当18090时，θ越大，耐水压越高。PTFE微孔薄膜面能很低，薄膜与水的接触角为135.6°，所以COS0，由LAPLAEE公式可知，PTFE膜在一定水柱压力下不会发生润湿现象，同时由于薄膜本身具有一定的机械强度，使其受到压力时不易破损，这些都有利于耐水压的提高，一般而言，PTFE微孔膜的耐水压均能达到10M水柱以上。然而，由2-1还可以看出：PTFE膜的微孔直径远远大于水蒸气分子直径，因此，在膜两侧压差的推动下水蒸气分子可以通过膜孔，由于薄膜孔率高，所以PTFE微孔薄膜具有良好防水能力，透湿性能也有较高，这就是解决了防水与透湿难以兼容的问题。　　微孔膜的湿气传递原理FIG.2-2MOISTURETRANSFERPRINCIPLEOFMICROPOROUSMEMBRANE膜类织物的透湿机理有两种，即溶解扩散模型和微孔透湿模型，湿气通过PTFE微孔膜的传递机理如2-2所示。当PTFE微孔膜织物服装在穿着运动过程中，由于人体汗液与蒸汽的存在，必然会在PTFE微孔膜两面存在一定温度梯度和气压差，水蒸气就能从高浓度区域通过弯曲贯通的微孔向低浓度区域流动，而液态水却不能通过。PTFE微孔膜的透湿过程本质上是一个扩散过程，它有3个部分组成:气体或蒸汽在PTFE微孔膜面“溶解”，在气压差或温度梯度下薄膜内扩散，在浓度低的一侧蒸发。　　FONSECA.G.F推出可适用于微孔膜传湿速率WVT的经验公式：BDT)1(7.0ABWVT（2-13）其中：A—常数，B—孔隙率，T—膜厚度，D—微孔直径。第二PTFE膜热湿传递机制和防护性能第14页由公式（2-13）可知，在特定的环境条件下，当孔隙率B和膜厚度T一定时，传湿速率随着微孔直径D的增加而减小；当孔隙率B和微孔直径D一定时，传湿速率随着膜厚度T的增大而减小；当膜厚度T和微孔直径D一定时，传湿速率随孔隙率B的增加而增大。　　TAGAWA等也计算出了传湿量W公式：LNGDW241009.1（2-14）其中：—传输物质密度，N—孔数，L—膜厚度。由公式（2-14）可知，传湿量与膜厚度成反比，与微孔直径得4次方、孔数正相关，即厚度越小、微孔直径越大、孔数越多，PTFE微孔膜的透湿量就越大，水蒸气通过量越多。所以，在设计的PTFE微孔膜产品时，为使透湿性能优越可以减小膜厚度，增大开孔率。根据式(2-13)，(2-14)，经验常数也被用来决定传湿速率的大小，尽管方程便于使用，但却难以定量述传湿速率和PTFE膜结构参数、环境条件之间的关系。9pDU5F7qK