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專(zhuān)業(yè)專(zhuān)注，防水透氣膜領(lǐng)域?qū)＜?/strong>
透氣膜動(dòng)態(tài)

透氣膜防水透濕的透濕機(jī)理是什么？

透氣膜防水透濕機(jī)理
 
 
聚四氟乙烯微孔膜的微孔直徑一般在0.1-10μm之間，而水蒸氣的分子只有0.0004μm，薄膜的孔徑比水蒸氣直徑大250-25000倍，水蒸氣可以順利通過(guò)薄膜微孔；而毛毛雨的直徑也有400μm，比薄膜的微孔直徑大40-4000倍，因此雨滴不能透過(guò)薄膜微孔。另外，由于聚四氟乙烯薄膜材料表面能很低，接觸角為135.6°，能阻止液態(tài)水潤(rùn)濕和毛細(xì)滲透，所以聚四氟乙烯微孔薄膜具有防水透濕的性能。水蒸氣分子與雨滴直徑的對(duì)比見(jiàn)表3-1。
表3-1 水蒸氣分子與雨滴直徑對(duì)比
水的形態(tài) 水汽分子 輕霧 霧 毛毛雨
直徑（μm） 0.0004 20 200 400
水的形態(tài) 小雨 中雨 大雨 暴雨
直徑（μm） 900 2000 3000~4000 6000~10000


（1） PTFE微孔膜的防水機(jī)理
毛細(xì)管吸水機(jī)理如圖3-1所示。PTFE微孔薄膜微孔呈同心網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，液滴在毛細(xì)管上，液氣界面張力將施加到毛細(xì)管的液滴上，根據(jù)拉普拉斯方程，附加張力為：
式（3-1）
式中：γLG：液體與氣體界面的表面能；ρ1、ρ2：彎曲面兩個(gè)軸心的曲率半徑。
對(duì)于圓柱形毛細(xì)管空洞，ρ1=ρ2=ρ，得到：
式（3-2）
由于：式（3-3）
式中：r：毛細(xì)管的當(dāng)量半徑；θ：毛細(xì)管內(nèi)壁與液體的前進(jìn)接觸角。

由公式（3-2）、（3-3）得到下式：
（向外為正）式（3-4）

圖3-1毛細(xì)管吸水機(jī)理
PTFE微孔薄膜的平均孔徑一般為0.1-10μm之間，取r=1μm，20℃時(shí)水的γLG為0.0725N/m，取毛細(xì)管內(nèi)壁與液體的前進(jìn)接觸角θ=135.6℃，得到△P=103.6KPa，至少需要10.3m水珠的外壓才能使水通過(guò)薄膜微孔，實(shí)際上，由于聚四氟乙烯微孔膜的微孔不是一條直的通道，而是彎彎曲曲，大小不均的通道，因此，實(shí)際張力應(yīng)大于該計(jì)算的樹(shù)脂。由此可見(jiàn)，PTFE微孔薄膜的耐水壓是非常高的，具有優(yōu)良的防水性能。

（2）PTFE微孔膜的透濕機(jī)理
PTFE微孔膜的透濕主要遵循的是微孔透濕原理，即當(dāng)微孔薄膜兩面存在氣壓差和溫度梯度時(shí)，水蒸氣可以從曲折貫通的微孔渠道通過(guò)。微孔透濕過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)擴(kuò)散過(guò)程，也即水蒸氣分子從一個(gè)微孔移至另一個(gè)孔，從高濃度區(qū)域流向低濃度區(qū)域的過(guò)程。人體無(wú)論是有感出汗還是無(wú)感出汗，這是薄膜與皮膚之間的空氣層水蒸氣濃度都將增大，這時(shí)薄膜內(nèi)外空氣水蒸氣產(chǎn)生濃度梯度，皮膚表面的汗汽就能通過(guò)微孔導(dǎo)向外界。歸納起來(lái)共有三個(gè)過(guò)程：氣體或水蒸氣在薄膜表面“溶解汽化”；在一定梯度下向膜內(nèi)擴(kuò)散；最后通過(guò)微孔在濃度低的一面蒸發(fā)。
Fonseca.G.F得出泡沫微孔涂層防水透濕織物透濕速率（WVT）的經(jīng)驗(yàn)公式，此公式也適用于PTFE微孔薄膜和微孔薄膜復(fù)合織物，公式如下：
式（3-5）
式中：A：常數(shù)；β：薄膜孔隙率，%；T：膜厚度，m；d：孔徑，m。
由式（3-5）可知，透濕速率與薄膜孔隙率成正比關(guān)系，而與膜厚度與孔徑的關(guān)系則相反，隨著膜厚度與孔徑的減小，透濕速率則會(huì)增大。