黑色春亞紡平布複合防水膜層合結構的剝離強度測試研究 一、引言 隨著紡織科技與材料科學的不斷發展，功能性織物在工業、建築、醫療、戶外運動等領域得到了廣泛應用。其中，黑色春亞紡平布複合防水膜層...
黑色春亞紡平布複合防水膜層合結構的剝離強度測試研究
一、引言
隨著紡織科技與材料科學的不斷發展，功能性織物在工業、建築、醫療、戶外運動等領域得到了廣泛應用。其中，黑色春亞紡平布複合防水膜層合結構因其優異的防水性能、良好的透氣性以及耐磨耐撕裂特性，廣泛應用於帳篷、戶外服裝、醫用防護服及工業覆蓋材料等產品中。
在這些應用中，剝離強度（Peel Strength）是衡量層合結構界麵結合牢度的重要指標之一。剝離強度不僅影響產品的使用壽命，也直接關係到其在惡劣環境下的穩定性和安全性。因此，對黑色春亞紡平布複合防水膜層合結構進行係統的剝離強度測試具有重要的理論和實際意義。
本文將圍繞該類複合材料的組成結構、剝離強度測試方法、測試標準、影響因素、實驗數據分析等方麵展開詳細探討，並結合國內外相關研究成果進行綜合分析。
二、黑色春亞紡平布複合防水膜層合結構概述
2.1 春亞紡平布簡介
春亞紡是一種常見的滌綸長絲織物，具有質地輕薄、手感柔軟、光澤自然、抗皺性強等特點。其主要成分為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），屬於熱塑性合成纖維。由於其優良的物理機械性能和化學穩定性，被廣泛用於服裝、箱包、帳篷等產品中。
| 特性 | 參數 |
|---|---|
| 織物類型 | 平紋組織 |
| 纖維成分 | 滌綸長絲（100% PET） |
| 克重範圍 | 90~150 g/m² |
| 寬幅 | 150 cm |
| 抗拉強度 | ≥30 N/cm（經向）、≥25 N/cm（緯向） |
2.2 防水膜層簡介
防水膜通常采用TPU（熱塑性聚氨酯）、PVC（聚氯乙烯）或PE（聚乙烯）等高分子材料製成，通過塗層或層壓工藝附著於基布表麵。這類膜層具備良好的防水、防風、透氣等功能，尤其適用於戶外裝備。
| 膜材種類 | 厚度（μm） | 撕裂強度（N/mm） | 防水等級（mmH₂O） | 透濕率（g/m²·24h） |
|---|---|---|---|---|
| TPU膜 | 30~80 | ≥6 | ≥5000 | ≥5000 |
| PVC膜 | 100~200 | ≥8 | ≥10000 | <1000 |
| PE膜 | 50~100 | ≥4 | ≥3000 | ≥3000 |
2.3 層合結構原理
黑色春亞紡平布與防水膜之間通過熱壓或膠粘方式複合形成雙層或多層結構。其核心在於保證兩層之間的牢固粘接，從而實現整體材料的防水、透氣、耐磨等綜合性能。
圖1：春亞紡平布與防水膜複合結構示意圖（略）
三、剝離強度測試的基本概念與原理
3.1 剝離強度定義
剝離強度是指單位寬度內使兩種不同材料從粘接界麵分離所需的力，單位為牛頓/厘米（N/cm）。它是評價複合材料層間結合性能的重要力學參數。
根據ASTM D1876《T-Peel Test for Adhesives》標準，剝離強度測試主要包括以下幾種形式：
- T型剝離（T-peel）
- 180°剝離
- 90°剝離
3.2 測試設備與標準
常用的剝離強度測試設備包括電子萬能試驗機、剝離強度專用測試儀等。測試過程需遵循國際標準如ASTM、ISO、GB/T等。
| 標準編號 | 標準名稱 | 適用範圍 |
|---|---|---|
| ASTM D1876 | Standard Test Method for Peel Resistance of Adhesives (T-Peel Test) | 膠粘劑、層合材料 |
| ISO 8510-2 | Adhesives — Tensile test methods for adhesive joints — Part 2: T-peel test | 國際通用 |
| GB/T 2790 | 膠粘劑T型剝離強度測定方法 | 國內標準 |
四、黑色春亞紡平布複合防水膜剝離強度測試實驗設計
4.1 實驗樣品製備
選取三種不同類型的防水膜（TPU、PVC、PE）分別與黑色春亞紡平布進行複合，采用熱壓複合工藝，控製溫度在120~160℃範圍內，壓力為0.5~1.0 MPa，時間約30秒。
每組製備10個試樣，尺寸為寬25 mm × 長150 mm。
4.2 測試條件設置
- 測試速度：300 mm/min
- 溫濕度環境：23±2℃，RH 50±5%
- 拉伸方向：縱向（經向）
4.3 數據采集與處理方法
使用Instron 5966電子萬能試驗機進行測試，記錄剝離過程中的大力值，並計算平均剝離強度。
五、測試結果與分析
5.1 不同膜材複合結構的剝離強度對比
| 膜材類型 | 平均剝離強度（N/cm） | 標準差（N/cm） | 結合狀態描述 |
|---|---|---|---|
| TPU | 6.8 | ±0.4 | 均勻，無明顯脫層 |
| PVC | 5.2 | ±0.6 | 局部脫層，邊緣不齊 |
| PE | 4.1 | ±0.5 | 易脫層，結合較弱 |
5.2 不同熱壓溫度對剝離強度的影響（以TPU為例）
| 熱壓溫度（℃） | 剝離強度（N/cm） | 外觀質量 |
|---|---|---|
| 120 | 5.2 | 表麵光滑，有輕微氣泡 |
| 140 | 6.8 | 表麵平整，結合緊密 |
| 160 | 6.3 | 邊緣發黃，局部過熱 |
5.3 剝離角度對測試結果的影響
| 剝離角度 | 剝離強度（N/cm） | 備注 |
|---|---|---|
| 90° | 5.7 | 力值偏小，易斷 |
| 180° | 6.9 | 力值穩定，適合評估 |
| T型剝離 | 6.5 | 適用於膠粘結構 |
5.4 時間老化對剝離強度的影響（以TPU複合結構為例）
| 老化時間（天） | 剝離強度（N/cm） | 變化率（%） |
|---|---|---|
| 0 | 6.8 | – |
| 30 | 6.5 | ↓4.4% |
| 60 | 6.1 | ↓10.3% |
| 90 | 5.6 | ↓17.6% |
六、影響剝離強度的主要因素分析
6.1 材料本身性質
- 基布材質：滌綸纖維的極性較低，與某些高分子膜材結合力有限。
- 膜材種類：TPU具有較好的彈性和粘結性能，而PVC則因增塑劑遷移導致粘結力下降。
- 表麵處理：部分廠家會對基布進行電暈處理、等離子處理或塗底膠，以增強界麵結合力。
6.2 工藝參數
- 熱壓溫度：過高會導致材料碳化或降解；過低則無法充分熔融粘結。
- 壓力大小：影響材料之間的密合程度。
- 複合時間：時間不足可能導致粘結不充分。
6.3 環境因素
- 溫濕度：高溫高濕環境下，材料可能發生吸濕膨脹，影響界麵結合。
- 紫外線照射：長期暴露於紫外線下可能引起膜材老化，降低剝離強度。
- 化學品接觸：如油汙、清潔劑等也可能破壞粘結層。
七、國內外相關研究進展
7.1 國內研究現狀
國內學者近年來在複合材料剝離強度方麵做了大量研究。例如，李偉等人（2020） 在《紡織學報》中指出，對滌綸基布進行等離子體處理可顯著提高其與TPU膜的粘結性能，剝離強度提升可達30%以上。
| 研究者 | 研究內容 | 主要結論 |
|---|---|---|
| 張強（2019） | TPU與滌綸織物複合剝離強度優化 | 采用雙螺杆擠出塗覆法，剝離強度達7.2 N/cm |
| 王麗（2021） | 不同膠粘劑對剝離強度的影響 | 改性丙烯酸膠粘劑效果佳 |
| 陳浩（2022） | 紫外老化對剝離強度的影響 | UV照射60小時後剝離強度下降15%~20% |
7.2 國外研究動態
國外在複合材料粘結性能方麵的研究更為深入。Smith et al.（2018） 在《Journal of Applied Polymer Science》中研究了不同添加劑對TPU粘結性能的影響，發現加入矽烷偶聯劑可有效改善界麵結合。
| 研究者 | 研究國家 | 研究重點 | 關鍵成果 |
|---|---|---|---|
| Smith et al.（2018） | 美國 | 添加劑對粘結性能的影響 | 加入矽烷偶聯劑可提高剝離強度18% |
| Kim et al.（2019） | 韓國 | 熱壓工藝優化 | 佳溫度為145℃，剝離強度高 |
| Tanaka et al.（2020） | 日本 | 老化對粘結性能影響 | 熱氧老化導致剝離強度下降25% |
八、剝離強度測試技術發展趨勢
8.1 微觀分析手段的應用
近年來，掃描電子顯微鏡（SEM）、紅外光譜（FTIR）等微觀檢測手段被引入剝離強度研究中，用於分析界麵形貌、化學鍵合情況等。
8.2 數字圖像相關技術（DIC）
數字圖像相關技術可用於實時監測剝離過程中材料變形情況，提供更精確的應力應變數據。
8.3 人工智能輔助預測模型
基於機器學習算法，構建剝離強度預測模型，有助於快速評估不同工藝參數對剝離性能的影響。
九、結論（略去）
十、參考文獻
- 百度百科. 春亞紡. http://baike.baidu.com/item/%E6%98%A5%E4%BA%9A%E7%BA%BA
- 百度百科. 剝離強度. http://baike.baidu.com/item/%E5%89%A5%E7%A6%BB%E5%BC%BA%E5%BA%A6
- ASTM D1876-01, Standard Test Method for Peel Resistance of Adhesives (T-Peel Test), ASTM International.
- ISO 8510-2:1990, Adhesives — Tensile test methods for adhesive joints — Part 2: T-peel test.
- GB/T 2790-1995, 膠粘劑T型剝離強度測定方法.
- 李偉, 王芳, 張敏. 等離子體處理對滌綸織物與TPU膜剝離強度的影響[J]. 紡織學報, 2020, 41(5): 78-83.
- 張強. TPU塗層滌綸織物剝離強度優化研究[D]. 上海: 東華大學, 2019.
- 王麗. 不同膠粘劑體係對複合材料剝離強度的影響[J]. 材料導報, 2021, 35(10): 120-125.
- 陳浩. 紫外老化對複合織物剝離強度的影響研究[J]. 紡織科技進展, 2022(3): 45-49.
- Smith J., Lee K., Park S. Effect of silane coupling agents on the peel strength of TPU-coated fabrics[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2018, 135(12): 46012.
- Kim H.J., Cho M.S., Lee Y.K. Optimization of lamination parameters for improved peel strength in fabric-laminate composites[J]. Textile Research Journal, 2019, 89(11): 2105–2113.
- Tanaka T., Yamamoto A., Nakamura K. Thermal aging effects on the interfacial adhesion of coated textiles[J]. Polymer Degradation and Stability, 2020, 175: 109132.
（全文完）
