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PTFE復合面料防水原理?

一、PTFE微孔薄膜的防水機理

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

式中:YLG      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;

P1P2    彎曲面兩個軸向的曲率半經。

對于圓柱形毛細管孔洞,p= P1= P2則有:

P=2yLG/ P  

由于:p=r/cos

式中:r-毛細管當量半經;

θ-毛細管內壁與液體的前進接觸角,PTFE其值為1180

P向外為正,故有:

P =2yLGcos / 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管模型公式。公式表明在毛細管內壁與液體的前進接觸角大于900時,進入毛細管內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生的阻力還要大的力。r=1um時,計算得到 P約為72.5kPa,即最少需要7.2m水柱的外加壓力能使水通過毛細管微孔;也就是說,對于孔經1um的聚四氟乙烯微孔薄膜,理論上其耐不壓值為72.5kPa。考慮到聚四氟乙烯微孔薄膜中的微孔實際上不上一條直的通道,而是通道在膜內結成網狀結構,因此實際測試值應該大于理論模型計算值。

 

從上式可以發現,影響聚四氟乙烯微孔薄膜耐水壓的主要因素是微孔孔經r和接觸角 。當900﹤ ﹤1800時,越大,耐水壓越高。聚四氟乙烯微孔薄膜微孔內壁與水的前進接觸角為1180,后退接觸角為910,接觸角為1040是各種材料中最大的;r越小,耐水壓越高。聚四氟乙烯微孔薄膜的微孔半經非常小,只有零點幾微米。故耐水壓很高,而且其孔經小于最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械強度,受到壓力時微孔不易被擠破,這些都有利于耐水壓提高。

 

理論上耐水壓與薄膜厚度無關,而實際上,薄膜厚度越薄,機械強度越低,可以引起防水性下降。

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

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標簽:PTFE復合面料
分類:PTFE復合面料| 發布:clsrich| 查看: | 發表時間:2011-11-12
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