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纺织品超拒水整理机制和新技术

来源:印染在线 发布时间:2009年07月03日
随着社会的发展、人类的进步,人们对多功能纺织品显示出了越来越旺盛的需求。其中具有超拒水功能的服装产品越来越受到消费者的欢迎,尤其是医护人员用装、高档服装、户外装、运动装和休闲装等。本文旨在从物体表面润湿性的基本原理出发介绍纺织领域进行超拒水整理的各种先进、创新的技术。1疏水基本原理 Youn[1]通过对物质表面亲、疏水性的开创性研究.揭示了在理想光滑表面上.当液滴达到平衡时各相关表面张力与接触角之间的函数关系.提出了著名的杨氏方程:COSθ=(уSV-уSL)/уLV式中уSV为固体表面在饱和蒸气下的表面张力,уLV为液体在它自身饱和蒸汽压下的表面张力,уSL为固液间的界面张力,θ为气、固、液三相平衡时的接触角。一般人们认为当θ>90°时固体表面表现为疏水性质,θ<90°时表现为亲水性质。将与水接触角大于150°的物体表面称为超疏水表面。 Wenzel[2]就膜表面的粗糙情况对疏水性的影响进行了深入的研究.对杨氏方程进行了修正。指出由于实际表面粗糙使得实际接触面积要比理想平面大,提出了Wenzel方程:cosθ1=r(уSV-уSL)/уLV。式中r为实际接触面积/表观接触面积。与杨氏方程相比cosθ1=rcosθ,称θ1为表观接触角,θ为杨氏接触角。显然r>1.根据Wenzel方程可知.亲水膜在增加粗糙度后将更亲水.疏水膜则更疏水。 Cassie[3]在研究织物疏水性能时.提出了另一种表面粗糙新模型——空气垫模型。Cassie提出接触面由两部分组成,一部分是液滴与固体表面(R)突起直接接触,另一部分是与空气垫(fv)接触,并假定θ1 =180°,引入表面系数f=fs/(fs+fv),Cassi
e推导的方程为:cosθ1=fcosθ+f-1=f(cosθ+1)-1。根据Cassie的模型及公式的理论计算.提高空气垫部分所占的比例将会增强膜表面的超疏水性能。 由上面的讨论可知.物体表面的润湿性由物体表面的化学成分和表面形貌结构共同决定。一般制备超疏水表面的方法有两类:一类是在固体表面修饰低表面能物质.另一类是在低表面能物质表面构建微结构。含氟化合物的临界表面张力明显小于其它化合物.尤其以-CF3组成的单分子膜的表面张力仅为O.6×10-2N/m.因此目前在纺织品拒水整理方面.主要是利用氟碳化合物具有极低表面能的特点,使织物达到拒水、拒油、拒污的效果,但是该类整理剂价格昂贵.有机氟有一定的生物毒性,对环境存在潜在威胁。且有研究表明.在光滑表面上。仅采用化学方法.如采用低表面能物质氟硅烷(FAS)等来降低表面自由能.其接触角最多达到120°,因此从织物表面微结构构造角度出发制备超疏水织物越来越受到人们的重视。2 制备超疏水表面的技术 目前制备超疏水表面的方法很多.如化学沉积技术、模板挤压技术、脉冲激光沉积技术、等离子体技术、静电纺丝技术、溶胶凝胶技术、相分离技术等都有报道。下面就与纺织品相关的技术作简单介绍。

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