织物拒水拒油整理以及失效机理研究

2.1拒水拒油整理的原理

Young 提出了著名的杨氏方程，杨氏方程建立了液体在固体表面形成的接触角θ和界面张力之间的关系，界面张力指的是固体同气体之间、液体和气体之间以及固体和液体之间的张力。

γs=γSL+γL COSθ        (1)

(1)式中γS―固体的表面张力

γSL―固-液间的表面张力

γL―液体的表面张力           

θ ―接触角

从图1中能看出来，接触角θ越大拒水效果就越好（当接触角θ趋近于180 ，液滴为圆球形，即固体不被润湿的理想状态）。由于液体表面张力不变，因此要达到拒水的目的，就必须减小固体表面张力或者使固-液表面张力变大。拒水整理就是基于这一点而进行的。一般拒水整理剂大多是含有长链脂肪烃的化合物，碳链为C17-18

或分子外层为连续的―CH3、―CF3或―CF2―，而分子的另一端为极性基团。用拒水剂处理织物时，整理剂的反应性基团或者极性基团定向地吸附于纤维表面，而整理剂的碳氢长链或连续排列的―CH3、-CF3等基团排列在织物表面，形成疏水性的连续薄膜；或防水剂分子的活性基团在一定条件下，在纤维表面发生相互聚合形成三维空间结构，成为网状薄膜，这样就使得纤维表面张力减小。随着纤维表面张力的减小，COSθ 值变小，θ变大，阻止水以及各种油污的润湿与渗透，即使水或者油污哎织物表面呈现液状，易去除，从而达到拒水整理的目的[3]。

拒油原理和拒水原理极为相似，都是改变纤维表面性能，使其临界表面张力降低。而拒水整理比拒油整理简单，只要使纤维表面经表面改性后对表面张力较大的水(72.6mN/m)能产生较大的接触角，就能达到拒水的目的；而拒油整理是使纤维表面改性后临界表面张力大幅度下降，对表面张力较小的油(20~40mN／m)也产生较大的接触角，使纤维产生拒油的效果。

2.2临界表面张力

由于气固界面自由能的数值难于测定，所以引人了临界表面张力的概念。它是利用具有不同界面自由能的同系物液体在同一固体表面的接触角的大小来确定的，当接触角为零时的液体界面自由能数值即为此固体的临界表面张力。固体的临界表面张力意义为:只有当液体的界面自由能小于固体的临界表面张力时，液体才能在此固体表面铺展[4]。

织物的润湿性能通过表面自由能和临界表面张力表现出来。当固体(织物)表面自由能较低时，各种液体很难润湿织物；当固体的临界表面张力小于液体的表面张力 γL时液体很难在固体表面铺展，流体将在固体表面形成一定的接触角，即液体难以润湿固体。因此织物的拒水拒油整理可通过降低织物的表面自由能或者临界表面张力来实现。

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