采用氨水作为催化剂制备二氧化硅溶胶,固定正硅酸四乙酯(TEOS)用量6ml 和乙醇用量100ml ,考察氨水用量对二氧化硅溶胶粒径的影响,结果见表1和图1。由表1和图1可以看出,随着氨水用量的增加,二氧化硅溶胶的平均粒径逐渐增大,这是因为氨水浓度的增加会加速正硅酸四乙酯水解及缩合。因而,通过改变氨水的用量可以方便快捷地控制二氧化硅溶胶的粒径。
2．2 二氧化硅溶胶粒径对接触角的影响
分别将经二氧化硅溶胶Sol 1～Sol 5整理的织物(试样1～试样5)和空白涤纶织物(试样6)浸渍在2%的辛基三甲氧基硅烷的水解液中,通过自组装方式[7～9]赋予织物拒水效果,其接触角变化见表2。
实验发现,未经任何整理的空白涤纶试样不具有拒水性能,测试条件下接触角为0°;仅经二氧化硅溶胶整理后的布样,由于二氧化硅粒子表面存在孤立、连生和双生等不同状态的亲水性羟基,接触角也为0°;仅浸渍水解液的涤纶织物(试样6)与水的接触角可达到12710°;而先经二氧化硅溶胶整理然后再浸渍水解液的涤纶布样(试样1～试样5) ,接触角均有提高,可达133°以上。这是因为经过二氧化硅溶胶整理后,涤纶织物表面的粗糙度得到了提高,再经自组装后使拒水效果提升。该结论同Wenzel[10],Cassie和Baxter[11]等人建立的疏水表面粗糙度和接触角之间的关系相一致。从表2中还可以看出,试样1～试样5与水的接触角在13314°至13716°之间,可见粒径分布在30～70nm的二氧化硅溶胶对整理后织物的接触角影响不大。由于Sol4的多分散系数较小,且经其整理的织物接触角相对大些,故后续涤纶织物拒水整理研究选用Sol 4。
2．3 烷烃硅氧烷结构对接触角的影响
分别采用辛基三甲氧基硅烷(C8) 、十二烷基三甲氧基硅烷(C12)以及十六烷基三甲氧基硅烷(C16)等不同碳链长度的硅氧烷,作为低表面张力物质来赋予涤纶织物拒水性能。分别将未经整理和经Sol 4整理的涤纶织物浸渍在2%的不同结构硅氧烷水解液中,其接触角变化见图2。从图2可以看出,在浸渍不同碳链长度硅氧烷后,经过Sol4整理的涤纶织物的接触角均比未经Sol 4整理的涤纶织物大;且随着烷烃硅氧烷碳链长度的增加,涤纶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[12]。
2．4 烷烃硅氧烷浓度对接触角的影响
长链烷烃硅氧烷水解液的浓度会直接影响涤纶织物的拒水效果,将经Sol 4整理后的涤纶织物浸渍在不同浓度的硅氧烷水解液中,测试其对接触角的影响,结果如图3、图4所示。
图3表明,尽管使用的硅氧烷碳链长度不一样,但织物的接触角变化趋势相似。当硅氧烷浓度为015%时,涤纶织物即具有一定的拒水效果。之后随着浓度的增加,接触角变化较为缓和。当浓度达到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,当C16水解液的浓度为3%时,涤纶织物与水的接触角为143°,达到较好的拒水效果。
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