PU纳米纤维膜的制备及其应用探索

采用PU（型号2280A10，Mw=180000）为聚合物原料，N，N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，分别配制质量分数为4wt%、5.5wt%、7wt%PU溶液，在相同条件下纺丝。纤维膜的SEM图如图7-11（a）～（c）所示，当PU的浓度为4wt%时，纤维较细，平均直径为456nm，由于溶液的黏度过低，纤维轴向上有明显的串珠结构［40-41］。随着溶液浓度增大到7wt%，纤维直径变粗，平均直径达到2282nm，纤维上的串珠结构消失的同时纤维之间粘连程度增大，这是因为纺丝过程中纤维沉积到接收器上时，溶剂的不完全挥发导致的。

图7-11　不同浓度PU纳米纤维膜SEM图：（a）4wt%，（b）5.5wt%，（c）7wt%；（d）不同浓度PU纤维膜的耐水压和吸水率；（e）不同浓度PU纤维膜的透气率和透湿率

如图7-11（d）所示，通过对三种不同溶液浓度的纤维膜分析，发现其防水性随溶液浓度的增大而提高，当溶液浓度为7wt%时，耐水压达到了5.7kPa。纤维膜的透气性取决于其孔隙率［42］，随着溶液浓度增大，纤维直径变粗，纤维膜的孔隙率是降低的。如图7-11（e）所示，溶液浓度增大，透气率和透湿率都均降低。当溶液浓度为4wt%时，透气率为5.99L/（m2·s），透湿率为7868g/（m2·d），透气性能相对于传统的防水透湿膜有明显提高。(www.xing528.com)

当PU浓度为4wt%时，透湿率达到7868kg/（m2·d）以上，具有优异的透湿性能；透气率小于10L/（m2·s），也具有很好的防风性能；其拉伸强度达到12.91MPa，远远超出传统的PU纤维膜，纤维膜在经过热压复合后仍然具有优异的力学性能，因此在防水透湿层压织物中具有很大的应用价值。