什么是PTFE微孔薄膜？PTFE微孔薄膜的防水機(jī)理？PTFE復(fù)合面料防水原理？

什么是PTFE微孔薄膜？PTFE微孔薄膜的防水機(jī)理？PTFE復(fù)合面料防水原理？

一、PTFE微孔薄膜的防水機(jī)理

聚四氟乙烯薄膜微孔形成的毛細(xì)管中，彎月形曲面的液氣界面張力將附加到毛細(xì)管液柱上，根據(jù)拉普斯斯方程，附加壓力  P為：
P=Y_LG（1/p₁+1/p₂）

式中：Y_LG      液體與氣體界面的表面能或液氣界面張力，通常稱為表面張力，20⁰C水為0.0725N/M;

P1、P2    彎曲面兩個(gè)軸向的曲率半經(jīng)。

對(duì)于圓柱形毛細(xì)管孔洞，p= P1= P2則有：

P=2y_LG/ P  

由于：p=r/cos

式中：r-毛細(xì)管當(dāng)量半經(jīng)；

θ-毛細(xì)管內(nèi)壁與液體的前進(jìn)接觸角，PTFE其值為118⁰。

P向外為正，故有：

P =2y_LGcos / r

由此得到的是將聚四氟乙烯薄膜中的微孔簡化為圓柱形毛細(xì)管模型公式。公式表明在毛細(xì)管內(nèi)壁與液體的前進(jìn)接觸角大于90⁰時(shí)，進(jìn)入毛細(xì)管內(nèi)的水受到液氣界面張力形成向外的附加壓力。故要使水通過微孔就需要比這種因表面張力所產(chǎn)生的阻力還要大的力。r=1um時(shí)，計(jì)算得到 P約為72.5kP_a，即少需要7.2m水柱的外加壓力能使水通過毛細(xì)管微孔；也就是說，對(duì)于孔經(jīng)1um的聚四氟乙烯微孔薄膜，理論上其耐不壓值為72.5kP_a。考慮到聚四氟乙烯微孔薄膜中的微孔實(shí)際上不上一條直的通道，而是通道在膜內(nèi)結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此實(shí)際測(cè)試值應(yīng)該大于理論模型計(jì)算值。

從上式可以發(fā)現(xiàn)，影響聚四氟乙烯微孔薄膜耐水壓的主要因素是微孔孔經(jīng)r和接觸角 。當(dāng)90⁰﹤ ﹤180⁰時(shí)，越大，耐水壓越高。聚四氟乙烯微孔薄膜微孔內(nèi)壁與水的前進(jìn)接觸角為118⁰，后退接觸角為91⁰，接觸角為104⁰是各種材料中大的；r越小，耐水壓越高。聚四氟乙烯微孔薄膜的微孔半經(jīng)非常小，只有零點(diǎn)幾微米。故耐水壓很高，而且其孔經(jīng)小于小雨滴無法直接透過。

此外聚四氟乙烯微孔薄膜表面能很低，水在聚四氟乙烯微孔薄膜表面的接觸角在120⁰左右，故其潤濕性極差；聚四氟乙烯薄膜本身具有一定機(jī)械強(qiáng)度，受到壓力時(shí)微孔不易被擠破，這些都有利于耐水壓提高。

理論上耐水壓與薄膜厚度無關(guān)，而實(shí)際上，薄膜厚度越薄，機(jī)械強(qiáng)度越低，可以引起防水性下降。

計(jì)算結(jié)果也說明毛細(xì)管處在垂直位置時(shí)，薄膜表面積水的高度（與聚四氟乙烯微孔膜厚度同一數(shù)量級(jí)）引起的重力的影響可以忽略。

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