氣凝膠帳篷復合工藝探討

錢晶晶，張 年，郭 惠，陳益人

（武漢紡織大學 紡織科學與工程學院，湖北 武漢430073）

0 前言

一般的帳篷布由單層的尼龍、纖維、織物或其它材料制成，但是當人們所活動的環境比較惡劣時，特別是活動的環境溫度低，這種帳篷就難以滿足人們的需要，原因在于單層帳篷內部與外部的空氣對流比較頻繁，難以在帳篷內保持適當的溫度。20世紀出現的神奇材料氣凝膠99%是空氣，質量輕，是優良的熱絕緣體[1]。根據氣凝膠這些特性，著眼現有普遍帳篷隔熱保溫效益差，體積還較大、較重等急需改善提高的需求，將二氧化硅氣凝膠用于帳篷能大大提高帳篷的保溫隔熱性能[2]。

1 實驗

1.1 實驗原料

聚氨酯（HU-2028）；固化劑（CL-502）；丁酮；滌綸帳篷布（帶有防水涂層）；錦綸里料布（克重36g/m2）；二氧化硅氣凝膠-纖維復合體。

1.2 樣品的制備

1.2.1 粘合劑制備

按照表1的配方，分別配成符合要求的粘合劑。先稱取聚氨酯，再加入丁酮，最后加入固化劑，并用攪拌機充分攪拌（約15～20分鐘），靜置直至燒杯中的粘合劑分散均勻且沒有氣泡。

第1組至第3組，固化劑占聚氨酯含量的20%不變，改變聚氨酯與丁酮的配比，1-3分別為7:3，6:4，5:5；

第4組至第6組，聚氨酯與丁酮的配比6:4保持不變，只改變固化劑的含量,4-6分別為10%,15%,25%。

1.2.2 帳篷面料與氣凝膠復合

方案一：面料與氣凝膠間接粘合。

實驗步驟：首先將氣凝膠—纖維復合體、滌綸面料布、錦綸里料布分別裁剪30cmx30cm大小；然后氣凝膠—纖維復合體夾在兩塊錦綸布之間，用針線將錦綸里料布左右兩邊縫合，做成夾層；再將攪拌均勻的粘合劑以一種刮刀的方式均勻的涂在滌綸面料布上，涂層要薄、均勻而且沒有氣泡；迅速將兩塊滌綸面料布分別覆蓋在做好的夾層的兩面，并用玻璃板壓 1～2個小時，使多層結構貼合牢固；最后將制備好的織物放入烘箱烘燥12個小時，溫度設為50℃。1至3組粘合劑為此方案粘合，在分別制備樣品1（7:3粘合劑），樣品二（6:4粘合劑），樣品三（5:5粘合劑），固化劑保持20%不變。

表1 粘合劑的配方

方案二：面料與氣凝膠直接粘合。

實驗步驟：首先將氣凝膠—纖維復合體、滌綸面料布分別裁成30cmx30cm大小，并將氣凝膠—纖維復合體表面堆集的氣凝膠顆粒刮掉，以免涂層不均勻；然后用玻璃棒將粘合劑涂在滌綸布上，涂層要薄、均勻而且沒有氣泡；再迅速將兩塊滌綸面料布直接覆蓋在氣凝膠—纖維復合體的兩面，用玻璃板壓 1～2個小時，使結構貼合牢固；最后將制備好的織物放入烘箱烘燥12個小時，溫度設為50℃。7至9組粘合劑為此方案粘合，分別制備樣品4（10%），樣品5（15%）樣品6（25%），聚氨酯與丁酮配比保持6:4不變。

1.2.3 性能測試

保溫性能測試YG(B)606D型平板式保溫儀，GB/T 11048-89 紡織品保溫性能試驗方法[3]。

剝離強力的測試YG065H型電子織物強力儀，FZ/T 80007.1-2006使用粘合襯服裝剝離強度測試方法[4]。

表2 保溫性測試結果

2 實驗結果與分析

2.1 保溫性測試結果與分析

實驗結果見表2。

表2中數據可知，樣品的保溫率很高，傳熱系數很低，保溫隔熱效果很好，氣凝膠與帳篷面料的復合沒有影響其優良性能。

2.2 剝離強力測試結果與分析

實驗結果見表3。

表3 剝離強力測試結果

實驗分析：方案一分析結果見圖1，圖2；方案二分析結果見圖3，圖4。

圖1 剝離強力AV值與聚氨酯和丁酮配比關系

圖2 剝離強力CV值與聚氨酯和丁酮配比關系

分析：固化劑20%不變的前提下，試樣1采用聚氨酯與丁酮比例為7:3，剝離強力均值小，離散值大，粘合不太牢固；試樣2采用6:4的配比，剝離強力均值較大，離散值最小，說明粘合均勻度好，粘合牢固；試樣3采用5:5的配比，剝離強力均值最大，但是離散值最大，說明粘合的均勻度不是很好；綜合以上采用聚氨酯與丁酮比例為6:4時，粘合劑的粘度最合適，流動性較好，面料粘合均勻，剝離強力的綜合強度最佳。

圖3 剝離強力AV值與固化劑含量關系

圖4 剝離強力CV值與固化劑含量關系

分析：在聚氨酯與丁酮比例為6:4不變的前提下，試樣4采用占聚氨酯質量10%固化劑，剝離強力均值較大，離散值最小，說明粘合均勻度好，粘合牢固；試樣5采用15%固化劑，試樣6采用25%固化劑剝離強力均值都比試樣4小，離散值比試樣4大，說明粘合的均勻度，牢固性較試樣4差；綜合以上采用占聚氨酯質量10%固化劑時，粘合劑的粘度最佳，面料粘合均勻，剝離強力的綜合強度最佳。

3 結論

采用兩種方案制得的帳篷面料的保溫隔熱性能都很好；間接氣凝膠—纖維復合體粘合方案中采用20%固化劑，聚氨酯與丁酮比例為6:4時，粘合均勻，剝離強力較好；直接與氣凝膠—纖維復合體粘合方案中采用10%固化劑，聚氨酯與丁酮比例為6:4時，粘合效果較好；直接粘合的帳篷面料的剝離強力較間接粘合的高，離散值接近，所以直接粘合的效果好。

[1]高秀霞，張偉娜, 等. 氣凝膠熱的研究進展[J]. 長春理工大學學報, 2007, 30(1): 87-88．

[2]秦國彤，門薇薇, 等．氣凝膠研究進展[J]．材料科學與工程學報，2005，23(2)：293-296．

[3]中華人民共和國國家標準，GB/T 11048-89, 紡織品保溫性能試驗方法[S].

[4]中華人民共和國紡織行業標準，FZ/T 80007.1-2006, 使用粘合襯服裝剝離強度測試方法[S].