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形狀記憶聚氨酯在紡織領域的應用

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形狀記憶高分子材料就是運用現代高分子物理學和高分子合成及改性技術,對通過用高分子材料進行分子組合和改性。如對聚乙烯、聚酯、聚異戊二烯、聚氨酯等高分子材料進行分子組合及分子結構調整,使它們同時具備塑料和橡膠的共性,在常溫范圍內具有塑料的性質,即硬性、形狀穩定恢復性,同時在一定溫度(所謂記憶溫度)下具有橡膠的特性,主要表現為材料的可變形性和形狀恢復性,也就是材料的記憶功能,即“記憶初始態→固定變形→恢復起始態”的循環。

形狀記憶聚合物具有重量輕、成本低、恢復溫度便于調整、易著色、形變量大、賦形容易等優點。其中形狀記憶聚氨酯具有生產原料廣、配方可調性大、形狀記憶選擇范圍寬、恢復溫度在室溫范圍內(25-55℃)等優點,適應于擠壓,注射成型,涂層,鑄造等成型工藝,能滿足較多場合的需要。另外,它還有獨特的性能,如良好的透氣性(可根據溫度來控制)、抗震等性能,這些性能與其溫度有很大的相關,使它在紡織行業應用成為可能。

形狀記憶聚氨酯是熱塑性高分子材料,它是由具有兩種不同玻璃化溫度的高分子材料聚合而成的嵌段共聚物。聚合物的三種形態:玻璃態、高彈態和粘流態,只有其處于高彈態時在理論上才具有形狀說明書記憶功能;當聚合物處于玻璃態和粘流態時,不可能產生形狀記憶功能。結晶度高的聚合物,由于主要顯示其結晶相的性質,不可能顯示其形狀記憶功能。

形狀記憶聚氨酯各項性能在其玻璃化溫度轉變區域有很大的變化,由于其玻璃化溫度在環境溫度內,因此,可以利用這一功能開發出不同的智能型材料,且極具廣泛的應用前景。

形狀記憶功能在紡織領域的應用可以追溯到彈力絲的生產,它利用彈力絲的熱收縮性能賦予紗線特殊的性能。當前的主要應用是將形狀記憶合金或光導纖維嵌入纖維增強復合材料,用以檢測復合材料的抗震、應力破壞等。

形狀記憶聚氨酯在紡織品中的應用形式既可以進行紡絲以賦予紗線記憶功能,也可以作為織物涂層劑進行織物的功能性涂層,還可以作為整理劑對織物進行功能性整理(形狀記憶功能)。利用它的透氣性可受溫度控制,在室溫條件下,可以充分改善織物的穿著舒適性。利用聚氨酯的形狀記憶功能,調整合適的記憶觸發溫度,可應用于服裝襯布,具有良好的抗褶皺、耐磨等性能。

當前聚氨酯在紡織領域主要應用于織物的涂層,用于生產皮革、服裝面料等,其性能改善的重點在于產品的防水透氣功能方面,而采用形狀記憶聚氨酯能使制品的透氣性可根據溫度來控制,最大程度滿足穿著者舒適性的要求。從已開發的形狀記憶功能材料方面來看,其恢復形狀的溫度不夠精確,即在紡織品的實際使用中,如何實現在人體溫度范圍內,達到能控制形狀記憶聚氨酯的形狀記憶行為及其透氣性機理(即控制形狀記憶聚氨酯分子之間的間距依體溫變化,從而實現透氣調溫功能),以及具體的生產工藝還有待于進一步的研究??偟膩碚f,形狀記憶聚氨酯在紡織領域具有廣泛的應用前景,它為生產功能性高附加值紡織品提供了一種手段。

文章來源:中國聚氨酯網

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