教学素材：冲锋衣的防水透气原理

【教学素材】 冲锋衣的防水透气原理 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】“冲锋衣”（Outdoor Jackets）是采用防水透湿面料制成的户外运动服装，依据国家标准GB/T－32614－2023需具备防水、透湿、防风功能，接缝处采用压胶工艺处理，如今广泛应用于登山、徒步及日常通勤等多种场景，兼具功能性与时尚性。名称源于登山者突击登顶时的轻量化着装需求。 冲锋衣是户外优选装备之一，防水性、防风性、透湿性都较好，因为冲锋衣的功能性，加上轻便，现在除了用来登山，还增加了时尚属性，追求轻量化设计，减少携带负担，并常配备可压缩收纳的特性。 它最初用于高海拔登山，因“突击登顶”而得名，如今已广泛应用于日常通勤、徒步、旅行等多种场景，兼具功能性与时尚性 冲锋衣同时具备有防水和透湿（透气）的双重功能，核心在于其多层结构设计，尤其是中间层采用的防水透气膜。该膜通过物理孔径差异实现“挡水蒸气、阻液态水”的功能。 一、防水原理： （1）疏水涂层（第一道防线）：外层面料涂有耐久性防水（DWR）涂层，使雨水形成水珠滚落，减少面料吸水。 （2）防水透气膜（第二道防线）：通常为‌聚四氟乙烯（PTFE）或聚氨酯（PU）制成的微孔膜，孔径约.0.1～–0.2微米，远小于雨滴直径（20～100 微米），但大于水蒸气分子（约 0.0004微米），从而阻挡液态水渗透，允许水蒸气通过。 （3）防风性能（接缝压胶处理）：防止雨水从缝线处渗入。通过致密的面料织法和特殊的涂层或薄膜，有效阻隔冷风穿透，致密面料防止冷风穿透，保护皮肤附近暖空气层，减少热量流失，维持身体核心温度。 二、透湿（透气）原理： （1）微孔扩散机制：人体汗液蒸发为水蒸气，在体温与外界温差及湿度差驱动下，水蒸气分子从高浓度（体内）向低浓度（体外）扩散，穿过膜上微孔排出。 （2）亲水性涂层辅助：部分PU膜无微孔，依靠分子链“吸附－传递”水蒸气实现透湿。 （3）DWR涂层的关键作用：保持外层干燥，避免因外层吸水饱和而阻碍内部湿气排出。 三、关键前提条件： （1）需要存在湿度梯度：若外部湿度达100%（如暴雨中），透湿效率大幅下降，甚至失效。 （2）避免外力破坏：尖锐物刺压、频繁洗涤或DWR失效会降低防水性能。 四、保养清洗与功能原理： （1）正确清洗方法： ①洗涤前：拉紧拉链，粘牢魔术贴，重度污渍用中性洗涤剂预处理，避免刮擦面料。 ②洗涤中：冷水或温水溶解中性洗涤剂，翻面浸泡10～15分钟，手洗轻压，严禁大力搓揉、拧绞。 ③晾干：清水漂洗3遍以上，轻轻按压挤干，平铺阴凉通风处晾干，‌避免暴晒‌以防老化。 （2）存放注意：不穿时用衣架挂放，避免折叠挤压‌防水透气薄膜，减少清洗频率以延长使用寿命。 【情景创设】阅读下列科普短文，回答问题。 冲锋衣防水透气 冲锋衣是户外爱好者的首选外衣，其面料具有防水、防风、透气和保暖性能。某款三合一冲锋衣由可拆卸内胆和外套组成,其内胆填充物为鹅绒。 冲锋衣面料中含有微孔防水膜。微孔防水膜有多个小孔，能同时实现防水和透湿功能。轻雾、雨水不能透过微孔防水膜进入面料内部；出汗时，水蒸气则可以穿透微孔防水膜排出面料外，从而同时具有防水和透湿的功能。。 （1）在不同的条件下，一定数目的水分子可通过相互作用聚集在一起形成直径不同的水分子团。水蒸气、轻雾、雨水中水分子团的直径见右表（已知：1um＝1×10－6m），则在水蒸气、轻雾、雨水变化中发生改变的是 （填字母） 类型 水蒸气 轻雾 雨水 直径/μm  4×10－4 20 ＞400 A．水分子的种类 B．水分子的间隔 C．水分子的体积 D．水分子的化学性质 （2）冲锋衣面料的材质及防水和透湿原理的示意图如图所示。 ①冲锋衣面料属于 （填“无机非金属”或“复合”）材料。 ②从构成物质的微观粒子视角分析，汗水蒸发过程中水发生改变的是______。 ③微孔防水膜（C2F4）n中碳、氟原子个数比为 。微孔防水膜孔的直径D范围是 。 ④鉴别鹅绒与羽绒棉（主要成分为涤纶）的简便方法是 。 （3）面料的透湿率（透湿率）是指水蒸气透过织物的性能，其强弱直接影响冲锋衣的舒适性。测量面料透湿率的一种原理如图所示。 ①氯化钙由两种离子构成，其离子符号是 。测量过程中，氯化钙吸收水蒸气并与水反应生成二水合氯化钙，装置内温度升高，该反应 （填“吸收”或“放出”）热量。 ②该原理中，测量通过面料的水蒸气质量的方法是______。 （4）测量面料透湿率（透湿率） ①测量过程中，氯化钙吸收水蒸气并与水反应生成二水合氯化钙（CaCl2•2H2O），写出该反应的化学方程式为 。该反应的基本类型为 反应。 ②测量不同面料的透湿率需要控制的变量有 （填字母）。 A．测量时间 B．空气湿度 C．氧气含量 D．面料面积 （5）相同条件下，提高温度，面料的透湿率会升高。请“结合透湿率计算公式”回答其原因是 。 参考答案 （1）B； （2）①复合；②分子之间的间隔；③2∶4或1∶2；4×10－4um≤D（直径）≤20um；④灼烧闻气味， （3）①Ca2＋、Cl－；放出；②用电子天平测量实验前后干燥剂的变化量； （4）①CaCl2＋2H2O＝CaCl2•2H2O；化合；②ABD； （5）提高温度，分子运动速率加快，单位时间内透过面料的水蒸气质量增大，根据透湿率计算公式可知，面料的透湿率会升高。 学科网（北京）股份有限公司 $