图2 硅氧烷结构与接触角的关系
从图2可以看出，随着烷烃硅氧烷碳链长度的增加，棉织物与水的接触角增大，拒水效果增加。这是因为烷烃碳链长度越长越容易屏蔽亲水性基团，表现出较好的疏水性能[10]。
2.4 硅氧烷质量分数对接触角的影响
由于长链烷烃硅氧烷水解液的质量分数会直接影响棉织物的拒水效果，将经Sol 4整理后的棉织物浸渍在不同质量分数的硅氧烷水解液中，测试其对接触角的影响，结果如图3、4所示。
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图3 硅氧烷质量分数与接触角的关系
图3表明，尽管使用的硅氧烷碳链长度不一样，但其变化趋势相似。当硅氧烷的质量分数从0提高到0.5％时，接触角明显增大，随着质量分数的增加，接触角变化较为缓和。当质量分数达到3％～4％时，接触角变化不明显，拒水效果趋于稳定。此外，由图4可见，经Sol 4整理再浸渍3％C16水解液的棉织物与水的接触角为155°，达到了超疏水效果。
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图4 棉织物与水的接触角
注：a—未整理棉织物；b—浸渍3％C16水解液的棉织物；
c—经Sol 4整理再浸渍3％C16水解液的棉织物。
2.5 棉织物表面形态变化
通过扫描电子显微镜观察棉织物表面，见图5。可以明显地看出：整理前的棉织物表面上有许多凹凸不平的沟壑；整理后这些沟壑消失，并且出现粗糙、颗粒状的表面。因为经溶胶整理其织物中纤维表面的粗糙度得到提高，从而提高了其拒水效果。多年前Wenzel[11]、Cassie和Baxter[12]即建立了疏水表面粗糙度和接触角之间的关系，提出除表面能外，粗糙度也是影响材料润湿性的因素。
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图5 Sol 4整理前后棉织物的扫描电子显微镜图片
2.6 皂洗次
数对接触角的影响
用经Sol 4整理再浸渍3％C16水解液的棉织物做为皂洗布样，测试皂洗后织物与水的接触角。皂洗次数与接触角变化关系如图6所示。由图可看出，随着皂洗次数的增加，接触角逐渐减小。在最初的10次皂洗过程中，接触角下降明显。这是因为经Sol 4整理的棉织物，其表面有很多二氧化硅颗粒是通过物理吸附而附着在其表面。经过洗涤后这些粒子会逐渐脱落，而其上自组装的长链烷烃硅氧烷（赋予织物低表面张力）也随之脱落，因而接触角会出现明显的下降。随着皂洗次数的进一步增加，接触角减小趋势趋于平缓，完成30次皂洗后，织物与水的接触角为95°，仍表现出一定的拒水效果，但是如果作为日常的服装面料，其耐久性不够理想，仍需进一步的研究。
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图6 皂洗次数与接触角变化关系
2.7 织物物理机械性能变化
用经Sol 4整理，再浸渍3％C16水解液的棉织物作为测试布样，对比整理前后棉织物的物理机械性能，结果见表2。
表2 整理前后棉织物物理机械性能的变化
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从表2可以看出，整理后棉织物的经向强力略有下降，但降幅不到10％，纬向强力略微下降。整理前后棉织物的白度、透气性基本没变。由此可见，上述整理不会影响棉织物的服用性能。
3 结 论
1）利用正硅酸四乙酯及长链烷烃硅氧烷，通过溶胶—凝胶法及自组装方式成功赋予亲水性棉织物一定的疏水性。
2）以不同碳链长度的硅氧烷对溶胶整理后棉织物进行整理，均能提高其拒水性能。随着碳链长度的增加，接触角增大：随着水解硅氧烷用量的增加，拒水性能也得到提高。
3）当十六烷基三甲氧基硅烷水解液质量分数为3％时，整理后棉织物与水的接触角为155°，达到了超疏水的效果，但经30次皂洗后，织物与水的接触角为95°，拒水性能下降较多。
4）整理后棉织物的物理机械性能变化较小。
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