不仅防水还能“排汗”，这张膜让冲锋衣、智能手表都“会呼吸”了

15世纪到17世纪，随着欧洲资本主义的萌芽的产生，欧洲国家开始寻求新的贸易路线和贸易伙伴，建立了新航路，新航路的开辟，使人类第一次建立起跨越大陆和海洋的全球性联系。各个大洲之间的相对孤立状态被打破，世界开始连为一个整体。伴随着新航路的开辟，东西方之间的文化、贸易交流开始大量增加，殖民主义与自由贸易主义也开始出现。欧洲这个时期的快速发展奠定了其超过亚洲繁荣的基础。新航路的发现，对世界各大洲在数百年后的发展也产生了久远的影响，是世界历史上最重要的历史事件之一。

而在这繁荣的新航路的背后，却伴随着远洋水手们危险且繁忙的日常工作，忍受低劣的食物、饮水，居住在细菌“旺盛”的船舱内，其身上所穿的衣物也是一大问题。

因为普通水手大都来自于社会底层，经济条件较差，所以他们大多穿戴羊毛、亚麻等廉价材料纺织的衣物，而这些衣物并不能很好地适应环境多变的水手生活。

在冬季，水手为了抵御寒冷和海浪会穿上厚实的衣物，但他们的衣物很快就会因为接连不断的海浪和暴雨而浑身湿透，一旦水手们不能及时换衣，那么就很有可能得病或失温而死，这些缺乏干燥、防水衣服的普通水手，不但生存条件恶劣，还会催生各种皮肤疾病，但防水的毛皮衣物是欧洲贵族们的奢侈品，水手们负担不起，于是只能另寻新的衣物材料。

不知从何时起，被恶劣环境逼迫的人们开始不断试验怎么才能制作出防水的衣物，最终功夫不负有心人，他们发现浸了油的布料干燥之后，具有较强的防水性，于是大加推广和研制，制作出了含油帆布。但含油帆布的防水性能并不是特别稳定，又经过一段时间的摸索，人们发现在油帆布的表面打上一层蜡，那其防水性能就会再提高一个档次，具有更强的防水性能，而人们将这种布料称作为油蜡布。这也就是最早的防水衣的材料。这些近代防水布料有一致命毛病——维护麻烦，需要不断地浸油或上蜡。并且非常容易着火，属于可燃性极高的危险物品。同时，这类材料的透气性也不好。

随着科技的进步，古老的油蜡布已经被现代科技所取代。越来越多的新型的纺织面料被发明出来，可以满足人们日常的各种需求。

户外运动在全球范围内的开展，户外的特殊使用场景，往往需要面料在具有防水性的同时，还要有较好的透气性。防水性和透湿性是防水衣的性能中性质相反而又紧密联系的两个重要指标，往往需要防水的场景，湿度都相对较高，透湿性较大的面料往往会降低人们的舒适度。单纯对织物进行防水处理是很容易的，例如，对织物进行橡胶或树脂涂层，防水效果极佳，但透湿性很差，穿着有湿闷感。如何既保证织物的防水性又使织物具有透湿性，这就需要介绍高分子薄膜的方法，采用涂层或层压的办法将高分子薄膜复合到织物上，得到防水性和透湿性俱佳的产品。

防水透湿的要求是水不能透过而人的汗和湿气能透过织物。所采用的的高分子膜的微孔应大于水蒸气分子的直径，且小于水分子的直径。

按照防水透湿原理或阻止液态水渗透和水蒸气传输的机理，防水透湿膜可分为微孔型薄膜、无孔型薄膜、双组分型薄膜3种。

微孔型防水透湿薄膜

微孔型防水透湿薄膜是由高分子聚合物经过特殊加工制备而来。通过表面微孔结构实现防水透湿，目前微孔型防水透湿薄膜一般包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚烯烃及其卤素衍生物、聚氨酯（PU）等，孔径约1μm，仅允许水蒸气通过。‌

无孔型防水透湿薄膜

无孔型防水透湿薄膜虽名为无孔膜，但实际上并非绝对无孔隙。无孔型防水透湿薄膜通常是亲水性高聚物薄膜，所用聚合物是由硬链段和软链段组成的共聚物。

其中硬链段部分是由疏水性基团组成，能够阻挡水滴通过，起到防水作用。软链段部分由亲水性基团组成，能吸收人体散发的湿气，将水汽由内部通过“吸附－扩散－解析”迅速向外传递。

目前市场的无孔膜多为热塑性聚氨酯（TPU）膜，TPU弹性体材料的分子链呈AB型。TPU不仅具有弹性体的性质，而且还具有热塑体的性质，它可以用低成本和对环境更友好的加工方法生产复合织物。

目前TPU膜加工工艺主要有以下3种：

（1）TPU颗粒溶解后直接经过干法涂层与织物进行复合，在织物表面形成一层致密的TPU膜；

（2）TPU颗粒经过熔融挤出成流延膜后与织物层压，在织物表面形成一层致密的TPU膜；

（3）TPU颗粒经过熔融挤出、吹塑加工成膜，提供给涂层厂做织物压层材料。影响透湿性的关键因素是薄膜的厚度和PU材料的亲水性。一般来说，薄膜越薄，透湿性越好，因为膜表面无微孔存在，使得膜不易被污染，从而具有防水透湿、防风性能。此外，在聚合物合成过程中，可以引入亲水性链段或基团来增加材料自身的亲水性，从而改善薄膜透湿性。

双组分型防水透湿薄膜

双组分型防水透湿薄膜一般由纯微孔型防水透湿薄膜和亲水性无孔薄膜复合而成。双组分薄膜的出现提高了PTFE防水透湿膜在市场的占有率，但其优缺点并存。PU与PTFE的紧密结合，减少了薄膜的渗水现象，同时增加了薄膜的强度、硬度，降低了薄膜的伸长率，薄膜的PU层具有“防风性”，溶剂和轻矿物油不易渗透，水蒸气更多地以“机械”方式通过小孔，而不是以“化学吸收”的方式。‌

无孔型型防水透湿薄膜如何破解传统防水膜难题？

当你在徒步中挥汗如雨时

户外人最怕的「闷湿噩梦」来了↓↓↓

冲锋衣内层挂满水珠，像穿了一件湿毛巾。

明明没下雨，却感觉越走越冷，寒气从内往外渗。

这些糟心的体验可能不是因为天气太极端，而是你的冲锋衣防水膜排湿透气性能失效了。

为什么防水膜会“背叛”你？

传统防水膜为微多孔薄膜，工作原理是依靠孔隙物理排湿，微孔可以高效向外透出湿气和热气，也有效阻止外部水滴向内渗透，但这也意味着传统防水膜完全依赖孔隙结构而孔隙易堵塞的缺陷将直接影响实际使用效果。

静态“假”排湿透气

微孔膜是固定的孔隙结构，一旦剧烈运动排汗量增大，形成汗液，可能会直接堵塞小孔，影响排湿性能。

多次洗涤影响寿命

防水冲锋衣在经过多次洗涤后，孔隙易被洗涤剂等残留物堵塞，从而影响排湿性能。

无孔型防水透湿薄膜硬核优势

亲水分子链动态排湿

由亲水分子链构成，基于物理化学协同作用原理运作：当内外环境温差与湿度差形成压力梯度时，水蒸气分子将通过亲水分子链向外输送。另外，亲水分子链能够随湿度升高而膨胀，从而动态调节水蒸气运输的通道空间，加快排湿效率。

无孔结构避免堵塞

无孔膜通过表面涂层或复合结构实现透湿，洗涤时不易损坏内部结构。微孔膜因孔径微小（＜2μm），洗涤时可能残留洗涤剂或堵塞孔道，导致透湿性下降。‌无孔结构从根本上杜绝了“洗涤剂残留物堵塞孔隙”的问题，拒绝排湿透气性能的衰减。

使用寿命

无孔膜的防水透湿性能衰减较慢，适用于户外装备等需长期使用的场景。微孔膜因材料特性限制，耐水压较高（可达数十万帕），但长期使用仍可能因孔径扩大或堵塞问题导致性能下降。

长期稳定性

无孔型防水透湿膜采用亲水性高聚物复合结构，通过“吸附-扩散-解析”机制实现透湿，不存在微孔结构被堵塞或扩张的风险，因此防水性能更持久。而微孔型（如PTFE）因孔隙率高，易吸收汗液盐分和油脂，洗涤后可能残留洗涤剂导致孔径扩大，长期使用易渗水。‌

无孔防水透湿膜的制备方法

熔融挤出法

通过熔融挤出高分子材料（如聚氨酯、聚丙烯腈等）形成连续无孔膜，再与织物经电磁加热辊精准控温后，由热压设备完成热压复合。电磁加热辊的稳定温控能辅助控制工艺参数，避免因局部过热导致膜结构破损，减少孔隙形成风险，此方法适应性强，适合大规模生产。下图是上海联净的电磁加热辊结构图。

静电纺丝技术

利用高压电场使聚合物溶液或熔体形成纳米纤维，经收集后形成多孔结构膜。该方法可制备高孔隙率、透湿性好的无孔膜，但需优化电场参数以控制纤维直径和孔隙连通性。

流延膜层压法

将高分子溶液涂布于基材后挥发溶剂形成连续膜层，由热压设备完成与织物的复合。电磁加热辊的稳定温控能促进膜与织物界面的分子间结合，提升复合牢度，热压设备的压力反馈调节可根据膜层厚度自动适配压力，避免薄型膜出现褶皱，热压设备的均匀施压则可保证膜与织物贴合紧密，提升整体力学性能。此工艺适合聚氨酯等亲水性材料。

‌

防水透湿膜在纺织领域的应用

近年来，防水透湿膜在纺织行业发展迅速，在户外服装、防护服、伤口敷料、智能服装(如图)等领域显示出良好的应用前景。防水透湿膜在纺织领域的应用一般是与织物复合，通过层压技术形成防水透湿织物来实现的。通过层压技术制备的防水透湿膜复合织物具有优异的防水和透湿性能，因此，这种复合面料已被广泛应用于当前市场的防水透湿纺织品。

防水透湿膜在智能服装的应用

无孔型防水透湿膜最新技术突破

7月15日，由中国石化仪征化纤公司研究院和PBT部创新开发的无孔防水透湿膜用TPEE（热塑性聚酯）弹性体TM365成功面市，经过相关检测，其卓越的透湿性（薄膜样品日标的透湿率大于10万）、优异的耐静水压、抗静电性和环保可回收特性，以及优异的抗酚黄和耐UV性能，达到了国内外领先水平，为智能穿戴领域开启了全新的篇章。

仪征化纤开发的TPEE膜用TM365，不仅具备卓越的无孔防水透湿性能，还具有超薄柔韧，贴合人体动态活动，穿着舒适无摩擦异响。特别是优异的耐高低温性能，在-40℃和120℃的环境下仍能保持材料的稳定性，满足极地探险、高温作业等严苛需求；同时，优异的抗酚黄和耐UV性能，让织物在苛刻环境中依然不脆化、不泛黄和耐紫外线，实现了无孔防水透湿和高防护性能的平衡，这是材料科学的新突破。

无孔防水透湿膜不仅可替代传统的PE微孔膜，用于医用防护阻断病毒渗透、复合医用床垫面料，在户外装备如冲锋衣和户外帐篷，智能穿戴如集成于智能手表密封层等方面也应用广泛，可以保障设备温压平衡等新兴需求。此外，仪征化纤防水透湿膜可与聚酯织物一起回收，完全符合绿色可持续发展理念，实现了“会呼吸”的智能防护，成为推动智能穿戴与材料领域发展的重要力量。

从15世纪水手们用浸油帆布抵御海浪，到如今中国石化仪征化纤TPEE弹性体TM365无孔防水透湿膜的诞生，防水透湿面料的演进始终紧跟人类对“防护”与“舒适”的双重追求。

油蜡布开启了原始防水尝试却难掩缺陷，微孔膜实现了防水透湿突破却受限于孔隙堵塞问题，而无孔型薄膜凭借亲水分子链动态排湿与无孔结构稳定性，真正破解了“防水与透湿难以兼顾”的难题。

每一次材料革新，都是人类用智慧搭建起与自然和谐共处的桥梁，让我们在探索世界的路上，既无惧风雨，又能自由“呼吸”。

文章参考资料：ePolymer高分子平台、纺织导报、新保适、MDPI化学材料、上海联净、中国石油和化工

注：本站转载的文章大部分收集于互联网，文章版权归原作者及原出处所有。文中观点仅供分享交流，不代表本站立场以及对其内容负责，如涉及版权等问题，请您告知，我将及时处理。