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香港理工大学胡金莲教授团队:一种具有热管理功能的自适应型防水透湿薄膜及其防护制品
2019-10-09  来源:高分子科技

  21世纪人们对能源和资源的可持续发展具有迫切的需求,具有个人热量管理和自适应型防水透湿可穿戴材料引起了越来越多的关注。在寒冷的气候中,人们期望的服装应该具有多种功能,例如:优异的保暖性能、强劲的防水性能、自适应的透汽性、自清洁性等。

  近日,香港理工大学纺织制衣学系胡金莲教授及其团队在先进防水透湿薄膜领域取得突破性进展。在该研究中,他们报道了通过共混二氧化硅气凝胶颗粒(SAs)掺杂于热-湿敏感型热塑性聚氨酯(THSPU)得到了可以大规模制备的全方位智能复合薄膜。研究表明所得的杂化膜在变化的湿度和温度下表现出强健的防水性、自适应透汽性和保暖性。这种智能膜可以实现在变化的环境中保持皮肤的干燥和舒适,并且这种全能型智能薄膜可以管理人体的“微气候”,有望推进智能服装和可穿戴产品的发展。例如该全能型薄膜可以在智能运动服装,时尚可穿戴,工业防护工作服等领域取得应用。

  通过聚合物设计他们合成了具有热-湿响应型的热塑性聚氨酯薄膜,其后通过共混二氧化硅气凝胶(SAs)颗粒制备了可以工业化的热-湿响应型THSPUs智能杂化膜。研究表明,当SAs含量低于2.0%时,SAs可以均匀地分散在THSPU中。由于SA的存在,杂化膜表现出良好的保温性能。随着SAs含量的增加,THSPUs膜的水接触角从62.3°增加到107.5°,使得薄膜的拒水性得到很好的提升。在23℃的恒定温条件下,当水蒸气的相对分压从10%上升到70%时,THSPUs薄膜的水蒸汽透过率(WVT)从140 g / m2·24h增加到4400 g / m2·24h;同时,THSPUs薄膜在低温5℃时,透湿量为1000 g / m2·24h的低值,而在室温25℃时透湿量可以提高到4200 g / m2·24h。该智能薄膜在变化的湿度和温度条件下实现了典型的自适应透湿功能。此外,THSPUs膜具有优良的机械强度和强劲的静水压力,断裂强度高达34MPa,伸长率高达700%,耐静水压高达17800 mmH2O。与著名商业化产品Gore-Tex相比,制备得到的杂化膜及其热压织物表现出更好的保暖性能。

  以上成果以“Robust waterproof and self-adaptive breathable membrane with heat retention property for intelligent protective cloth”为题,发表在Progress in Organic Coatings上。

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.105303

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