防水透湿织物的发展
防水透湿织物发展过程的主线是涂层和层压织物，辅线是高密织物。由于涂层和层压织物可以按需要提供不同档次的织物如低防水、高透湿型，中防水、中透湿型和高防水、低透湿型织物，以及不同要求的织物如阻燃、防核生化织物等，而且可以达到很高的防水透湿性，所以占据了市场的主导地位。高密织物虽然无法达到很高的防水性，但是它优越的手感和良好的透湿性，使得它在市场上仍然占据一席之地。
本文将防水透湿织物的发展概括为三个阶段：20世纪70年代中期之前是第一阶段，织物防水透湿技术开始起步；第二阶段始于20世纪70年代中期至 20世纪80年代后期结束，此时织物防水透湿技术取得了突破性的进展；第三阶段从20世纪80年代后期至今，为全面发展时期。
1、防水透湿织物的起始阶段
最早的防水透湿织物是比较著名的文泰尔（Ventel）防雨布，于1940年由英国锡莱研究所设计，它的出现标志着防水透湿织物正式走向市场。文泰尔雨布由含有棉纤维的纱线织制而成，在干燥的情况下，经纬纱之间的微孔比较大，直径约10μm，能够提供高度透湿的结构，只要一经润湿，棉纤维膨胀，空隙便缩小到3～4μm，这一闭孔机制同特殊的拒水整理相结合，保护织物不被雨水进一步渗透，从而具有防水性。
20世纪50～70年代，采用聚氯乙烯、聚氨酯、硅橡胶等涂层剂，其涂层厚度一般小于30g/m2，这种织物重量有所减轻，但透湿效果很差，且涂层薄膜纤薄、机械强力差，织物防水性也很差。
20世纪70年代生产的细特纤维通常是疏水的聚酯或尼龙长丝，利用这种纤维生产的高密度织物，其纤维无需膨胀，而防水、防风性能要优于传统的防水透湿织物。
2、防水透涅技术的突破阶段[3-5]
当时人们一直渴望发明一种类似天然皮革那样具有较好的防水性、优越的透湿和防风性能的材料，1969年美国人R.W.Gore成功研制出在某些性能如耐湿、吸湿后不增重、易洗涤等方面甚至超过天然皮革的材料，取得了防水透湿技术的突破。这种材料是以聚四氟乙烯（Polytetra fluoroethylene，简称PTFE）树脂为原料经拉伸而形成原纤维状的微孔结构薄膜。薄膜的厚度为25μm，孔隙率为82%，每平方厘米有14亿个微孔，孔径范围集中在0.2～0.3μm，小于轻雾的最小直径（20～100μm），远大于水蒸气分子的直径（0.0004μm）。水蒸气能通过这些永久的物理微孔通道扩散，而水滴则被薄膜阻挡，而且PTFE薄膜是拒水的，因此这种薄膜具有良好的防水透湿能力。
1976年美国高尔公司成功地用PTFE薄膜与织物进行层压复合，制得了第一代商品名为Gore-Tex的防水透湿层压织物。Gore-Tex织物具有优越的防水透湿性能，但是，用第一代Gore-Tex膜制成的服装效果并不好，薄而不耐穿，也不美观，而且随着服用时间的增长，防水透湿效果逐渐变差，甚至会出现面料渗水的现象。为此，1979年日本润公社和高尔公司合作，推出了第二代PTFE膜。它是由PTFE膜和聚氨酯构成的双组分薄膜，聚氨酯组分具有高度选择透过性，它仅让水蒸气分子通过，其他的液体都不能渗透，克服了第一代产品的部分缺点。第二代Gore-Tex层压织物的透湿量大，耐水压高，综合性能好，是目前市场上公认的最先进的防水透湿织物之一。
3、防水透湿技术全面发展
1980年代后期开始，采用聚氨酯材料，或不同的聚氨酯复合、聚醚聚酯共聚物等制成的非微孔膜型材料（亲水性薄膜）的研究异常活跃，新工艺、新品种不断问世。采用这些材料生产的防水透湿的典型产品有：荷兰AKZO公司的Sympatex层压织物，美国宝立泰国际股份有限公司的优泰克（Qualitex）多功能防水透湿织物等。
Qualitex薄膜是以聚氨酯为主，近十种化学原料反应合成的多相高分子材料，属于无孔亲水性薄膜。薄膜在吸水后，仍能保持良好的机械性能，从而解决了亲水性与牢度的矛盾，大大增加了薄膜的防水性能，其织物的防水透湿性能接近聚四氟乙烯膜层压织物。Sympatex薄膜由聚酯嵌段高聚物制成，其厚度仅为10μm，而一般涂层的厚度达70～100μm，因此Sympatex具有重量轻、手感柔软和水蒸气排出的距离短等优点。Sympatex薄膜是没有微孔的实心体，这样液体完全不能透过薄膜而湿透途径也不会被堵塞。另外，据报道日本尤尼契卡公司已率先开发出微孔聚氨基酸涂层材料，美国一家公司也开发出聚偏氟乙烯涂层材料，涂层微孔直径平均仅0.1μm。这一时期，也有人做过在塑料薄膜上高压电脉冲打微孔制备防水透湿薄膜的研究。

防水透湿织物的原理
1、织物的防水原理
织物的防水性是指织物阻抗水分子透过的性能。传统的处理方式是在织物的表面涂上一层不透水的涂层，如聚氯乙烯树脂、聚氨基甲酸酯类树脂等，以消除其透水性，此类方法过去应用较多，但并不是解决问题的最好方法，因为这种涂层不能透过水蒸汽，限制了人体汗液蒸发后的散发，并使水汽冷凝在织物的内表面，穿着很不舒服。
2、织物的透湿原理
在人体、衣服、环境三者形成的体系中存在湿与热的传递，湿的传递方式有两种出汗发散（液相传递）和无感蒸发排泄（气相传递）。人体随环境和活动状态及穿着衣服的不同，在人的皮肤周围出现的人工气候的相对湿度约为50%，舒适温度为32℃。织物的透湿性与纤维的种类、织物的结构和织物的整理等密切相关，当服装内侧的温度高于外侧时，在织物两侧就存在一个压力梯度，在它的作用下，水蒸气分子能通过织物的细密通道与外界进行热湿交换：[6-7]。
3、防水透湿机理
防水性和透湿性表面上似乎是矛盾的，但从调整织物结构和加工方式上入手可以兼顾防水性和透湿性。水汽分子的直径一般为4×104μm，雨滴的直径通常为102μm。所以只要织物中孔隙的直径控制在水汽分子可通过而水滴不能通过的范围内，便可起到防水透湿的作用。织物要阻止水的渗透，取决于织物表面能的大小及水滴对织物表面的接触角Q，当Q≥90°时，织物的临界表面张力小于水的临界表面张力，织物可以被水润湿。此外，由于织物具有芯吸性（毛细管效应），不能阻止水滴的渗透，所以要进行适当的防水整理，使织物的表面能低于水，同时由于水的内聚力的作用，水滴呈珠状，从而使织物具有防水性能。
4、防水遗漫的整理
新的防水透湿整理方法是采用在织物表面涂上具有微孔的薄膜或采用超细纤维织造紧密织物，从而阻止了液态水的渗透，而允许水蒸汽分子通过，同时织物保持了一定的透气和透湿（水蒸汽）能力，因此又称为防水透气整理或防水透湿整理。
4.1、拒水整理
紧密型防水织物利用改变织物结构而达到防水透湿的目的。此类织物是最早研制成功的防水透湿织物，其防水透湿机理为：通过降低液态水在织物表面的接触角而达到防水效果，而水汽在纱线空隙之间简单的扩散，在纤维束之间的毛细管传递以及在单根纤维之间的扩散，可达到透湿效果。现在的紧密型防水织物大多采用超细聚酯纤维为原料，此类织物中，纤维之间、纱线之间紧密排列，使织物在不进行拒水整理的情况下，耐水压达104-105Pa。同时，纤维纱线之间形成毛细管，由于毛细管效应的存在，能很好地传输水蒸气。
紧密型织物的优点在于制备工艺简单，主要是纱线和长丝细度的变化，制成的衣物悬垂性好，透湿性好。但该织物耐水压较低，大大限制了它的应用范围。
4.2、层压织物
层压织物又称粘贴薄膜型防水透湿织物，它是把功能性膜粘贴到织物上，此类织物按所用的功能性膜可分为三类：微孔型膜、致密亲水膜、微孔亲水结合膜。粘合剂在此处也起到很重要的作用，粘合剂主要有两种：可连续涂层透湿型粘合剂，以及为了不破坏织物透湿性只能以网点式粘合的不透湿型粘合剂。美国W. L. Gore公司的Gore-Tex织物是此类织物的代表，它是目前市场上公认的最先进的防水透湿织物之一。该织物利用聚四氟乙烯（PTFE）微孔膜与织物复合而成，由于微孔膜的制备需要特殊的设备与工艺，产品加工难度大，所以成本高，成衣价格贵，且其柔软性、悬垂性也不太令人满意。
4.3、涂层织物
涂层法是指对织物直接或间接地进行涂层，使织物具有防水性，织物的透气性是通过产生微孔结构或使其具有亲水性而得到的。它可以分为三种类型：微孔涂层法、亲水性涂层法、微孔亲水结合法。涂层织物的生产工艺的成本较低，亲水性涂层以水为溶剂，成本低，污染少，可按传统工艺进行。但涂层法以有机溶剂体系为主，溶剂回收设备费用较高，且易造成环境污染。织物涂层处理后，悬垂性和柔软性变差，防水耐久性差，附着牢度差。

结束语
随着人们生活水平的提高，对于产业用复合织物也会提出越来越多的要求，其突出点在于织物能够具有各项较优的服用性能，而防水透湿织物能很好地满足人类这样的需求，必将会吸引更多院校及科研单位做进一步深入研究，引起市场的广泛关注。