疏水聚醚多元醇在戶外運(yùn)動(dòng)裝備與紡織品防水整理中的成功應(yīng)用實(shí)踐
疏水聚醚多元醇在戶外運(yùn)動(dòng)裝備與紡織品防水整理中的成功應(yīng)用實(shí)踐
作者：林曉川
一、引子：一場(chǎng)雨中徒步的啟示
那是一個(gè)春末夏初的周末，我和幾位驢友約好去郊外徒步。那天陽(yáng)光明媚，出發(fā)時(shí)誰(shuí)也沒(méi)想到傍晚會(huì)突降暴雨。我們穿著普通的沖鋒衣和登山鞋，在山道上艱難前行，不到半小時(shí)衣服就濕透了，鞋子更是像泡在水里一樣難受。
返程路上，我一邊擰著褲腳的水，一邊在想：現(xiàn)在的科技這么發(fā)達(dá)，為什么我們的戶外裝備還不能完全防住這場(chǎng)突如其來(lái)的雨呢？難道就沒(méi)有一種材料，既能透氣又能真正防水，還不怕汗水滲透嗎？
后來(lái)我才了解到，原來(lái)有一種叫“疏水聚醚多元醇”的神奇材料，正在悄悄改變戶外運(yùn)動(dòng)裝備和紡織品防水整理的格局。它不僅讓衣物更輕便耐用，還能讓我們?cè)陲L(fēng)雨中依舊保持干爽舒適。
今天，我們就來(lái)聊聊這個(gè)聽起來(lái)有點(diǎn)拗口，卻在實(shí)際應(yīng)用中大放異彩的“隱形英雄”——疏水聚醚多元醇。
二、什么是疏水聚醚多元醇？
首先，名字雖長(zhǎng)，但我們可以拆開來(lái)理解：
- 聚醚多元醇：是一種聚合物，含有多個(gè)羥基（-oh）官能團(tuán)，廣泛用于合成聚氨酯材料。
- 疏水性：指的是材料具有“怕水”的特性，不易被水潤(rùn)濕或滲透。
所以，疏水聚醚多元醇就是一類帶有疏水結(jié)構(gòu)的聚醚多元醇，通常通過(guò)引入氟碳鏈、硅氧烷鏈或長(zhǎng)鏈烷基等結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其疏水性能。
這類材料是現(xiàn)代高性能防水涂層的重要基礎(chǔ)原料之一，尤其適用于戶外服裝、帳篷、登山包、滑雪服、運(yùn)動(dòng)鞋等功能性紡織品的防水處理。
三、它憑什么能“擋雨”？
很多人以為防水面料只是靠一層薄膜或者表面涂了一層蠟，其實(shí)不然。真正的防水性能來(lái)自材料本身的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
1. 疏水機(jī)理簡(jiǎn)析
疏水聚醚多元醇之所以能防水，是因?yàn)樗姆肿渔溨泻写罅康姆菢O性基團(tuán)，比如氟碳鏈（cf?）或長(zhǎng)鏈烷基（c??-c??），這些基團(tuán)具有極低的表面能，使得水滴難以在其表面鋪展開，形成“荷葉效應(yīng)”。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就像荷葉上的水珠一樣，雨水打在上面會(huì)迅速滾落，而不是滲入織物內(nèi)部。
2. 與傳統(tǒng)防水劑的區(qū)別
| 對(duì)比項(xiàng) | 傳統(tǒng)石蠟類防水劑 | 氟碳類防水劑 | 疏水聚醚多元醇 |
|---|---|---|---|
| 表面能 | 高 | 極低 | 中等偏低 |
| 耐久性 | 差 | 好 | 很好 |
| 成本 | 低 | 非常高 | 中等偏高 |
| 環(huán)保性 | 一般 | 存在爭(zhēng)議 | 較環(huán)保 |
| 透氣性 | 差 | 一般 | 好 |
從表中可以看出，疏水聚醚多元醇在性價(jià)比和綜合性能上表現(xiàn)非常出色，尤其是結(jié)合了良好的耐久性和一定的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。
四、在戶外運(yùn)動(dòng)裝備中的應(yīng)用
1. 戶外沖鋒衣：不只是“不透水”
現(xiàn)代沖鋒衣的防水性能已經(jīng)不僅僅是“不讓水進(jìn)來(lái)”，更重要的是要兼顧透氣性、柔軟度和穿著舒適性。
使用疏水聚醚多元醇制備的聚氨酯涂層，能夠形成均勻致密的微孔膜層，既阻擋了外界雨水的侵入，又允許人體汗氣順利排出。這種“雙向調(diào)節(jié)”的能力，正是高端戶外服裝追求的目標(biāo)。
實(shí)際產(chǎn)品參數(shù)參考（某品牌專業(yè)沖鋒衣）
| 參數(shù)名稱 | 數(shù)值 | 單位 |
|---|---|---|
| 防水指數(shù) | 20,000 mmh?o | 靜水壓測(cè)試 |
| 透氣指數(shù) | 15,000 g/m2/24h | 透濕量 |
| 抗撕裂強(qiáng)度 | ≥30 n | astm d1117 |
| 耐洗次數(shù) | ≥30次 | iso 6330標(biāo)準(zhǔn)洗滌 |
這樣的數(shù)據(jù)背后，離不開疏水聚醚多元醇在配方中的核心作用。
2. 登山帳篷：風(fēng)雪無(wú)懼的庇護(hù)所
帳篷面料的防水處理同樣至關(guān)重要。尤其是在高原、雪山等極端環(huán)境下，普通涂層容易因溫差變化而失效，甚至出現(xiàn)龜裂脫落。
2. 登山帳篷：風(fēng)雪無(wú)懼的庇護(hù)所
帳篷面料的防水處理同樣至關(guān)重要。尤其是在高原、雪山等極端環(huán)境下，普通涂層容易因溫差變化而失效，甚至出現(xiàn)龜裂脫落。
而采用疏水聚醚多元醇改性的聚氨酯涂層，不僅能有效提升帳篷布料的耐候性，還能增強(qiáng)其抗紫外線老化能力，延長(zhǎng)使用壽命。
帳篷涂層性能對(duì)比表
| 性能指標(biāo) | 普通pu涂層 | 疏水聚醚多元醇涂層 |
|---|---|---|
| 初始防水值 | 5,000 mmh?o | 10,000 mmh?o |
| uv老化后保留率 | <50% | >80% |
| 洗滌10次后防水值 | 2,000 mmh?o | 8,000 mmh?o |
| 手感 | 硬挺 | 柔軟有彈性 |
3. 運(yùn)動(dòng)鞋與背包：細(xì)節(jié)決定成敗
除了衣物，運(yùn)動(dòng)鞋和背包也逐漸采用疏水聚醚多元醇進(jìn)行防水處理。例如，一些高端越野跑鞋會(huì)在鞋面織物背面噴涂或浸漬該類材料，使其具備快速排水、速干、防霉等多重功能。
而在背包方面，背負(fù)系統(tǒng)、肩帶和底部加強(qiáng)區(qū)域使用此類涂層后，即便長(zhǎng)時(shí)間接觸地面或遇到雨天，也能有效防止水分滲入內(nèi)部，保護(hù)電子設(shè)備、衣物等貴重物品。
五、在紡織品防水整理中的應(yīng)用
1. 工藝流程簡(jiǎn)介
疏水聚醚多元醇通常以水性乳液形式應(yīng)用于紡織品整理，主要工藝包括：
- 織物預(yù)處理（清洗、脫脂）
- 浸軋整理液（控制濃度和帶液率）
- 烘干定型
- 后處理（交聯(lián)固化）
其中，添加少量交聯(lián)劑（如氮丙啶類）可以顯著提高涂層的耐洗性和附著力。
2. 整理效果評(píng)估
以下為某實(shí)驗(yàn)室對(duì)棉質(zhì)織物經(jīng)疏水聚醚多元醇整理后的性能測(cè)試結(jié)果：
| 測(cè)試項(xiàng)目 | 處理前 | 處理后 |
|---|---|---|
| 接觸角 | 25° | 132° |
| 吸水時(shí)間 | <1秒 | >30分鐘 |
| 防水等級(jí) | 1級(jí)（易吸水） | 5級(jí)（完全拒水） |
| 透氣性 | 120 l/m2/s | 90 l/m2/s |
| 耐洗次數(shù) | —— | ≥20次 |
從數(shù)據(jù)來(lái)看，整理后織物的防水性能得到了顯著提升，同時(shí)透氣性下降幅度較小，說(shuō)明其平衡性較好。
六、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著全球?qū)G色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的重視，傳統(tǒng)的全氟化合物（pfcs）因其生物累積性和毒性問(wèn)題正逐步被淘汰。
疏水聚醚多元醇由于不含pfc成分，且可配合水性體系使用，因此成為替代傳統(tǒng)氟碳防水劑的理想選擇之一。
目前已有不少國(guó)內(nèi)外企業(yè)推出基于該材料的環(huán)保防水整理方案，并通過(guò)oeko-tex?、bluesign?等多項(xiàng)國(guó)際認(rèn)證。
七、未來(lái)展望：不止于防水
雖然當(dāng)前疏水聚醚多元醇主要用于防水整理，但它的潛力遠(yuǎn)不止于此。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，未來(lái)有望拓展至以下幾個(gè)方向：
- 抗菌防臭整理：通過(guò)分子結(jié)構(gòu)修飾引入抗菌基團(tuán)；
- 智能調(diào)溫面料：與相變材料結(jié)合，實(shí)現(xiàn)溫度響應(yīng)功能；
- 自清潔表面：模仿荷葉效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)灰塵自動(dòng)脫落；
- 可降解環(huán)保材料：開發(fā)植物基或生物降解型疏水多元醇。
八、結(jié)語(yǔ)：科技，讓戶外更從容
回想起那次狼狽的雨中徒步，我常常感慨：如果沒(méi)有先進(jìn)的材料科技，我們面對(duì)自然的力量將顯得多么無(wú)力。而如今，有了疏水聚醚多元醇這樣的“幕后英雄”，我們才能在風(fēng)雨中依然步履堅(jiān)定，享受戶外的美好。
無(wú)論是高山之巔還是叢林深處，無(wú)論是城市騎行還是荒野露營(yíng)，這些看似不起眼的材料，正悄然守護(hù)著我們的每一次出行。
參考文獻(xiàn)
以下為本文撰寫過(guò)程中參考的部分國(guó)內(nèi)外權(quán)威文獻(xiàn)資料：
- zhang, y., et al. (2020). development of waterborne polyurethane coatings with improved hydrophobic properties for textile applications. progress in organic coatings, 145, 105678.
- wang, x., & li, h. (2019). fluorine-free water-repellent finishing of cotton fabrics using silane-modified polyether polyols. carbohydrate polymers, 219, 247–255.
- smith, j. r., & brown, t. (2018). sustainable water repellents: from fluorocarbons to bio-based alternatives. journal of applied polymer science, 135(12), 46123.
- 李明, 張偉. (2021). 環(huán)保型紡織品防水整理技術(shù)研究進(jìn)展. 紡織學(xué)報(bào), 42(5), 112–118.
- 王芳, 劉洋. (2022). 疏水聚醚多元醇在功能性涂層中的應(yīng)用. 化工新型材料, 50(4), 45–49.
- iso 4920:2012 – textiles — determination of resistance to surface wetting (spray test).
- aatcc test method 22-2017 – water repellency: spray test.
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nt cat t-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。
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nt cat ul1 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于t-12。
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nt cat ul22 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比t-12高，優(yōu)異的耐水解性能。
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nt cat ul28 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代t-12。
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