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技术文章

涤纶织物的拒水、拒油整理

1.织物的拒水

  织物的拒水性是指织物将水滴从其表面反拨落下的性能,拒水整理的目的是阻止水对织物的润湿,利用织物毛细管的附加压力,阻止液态水的透过,但仍 然保持了织物的透气透湿性能,此类织物做成的服装,既有良好的防水性,又能较快地将体表汗液蒸汽排出,保持了服装干爽、温暖的感觉,从而大大提高了服装的 舒适性,扩大了织物的应用范围,拒水整理织物首先用于生产军服、防护服,现在己广泛用于制作运动服、旅行包、旅行装、帐篷等。国内、国际市场上对这类面料 的需求正在逐年增加。

  

2.织物拒水、拒油机理

  根据润湿理论,液体润湿固体表面的能,采用铺展系数S表示:

  S=YS-YL/YSL

  由上式可得出以下结论:

  (1)固体表面能YS越大,S就越大,固体越容易被液体润湿,反之,如果固体表面能YS越小,S越小,固体越难被液体润湿,固体就具有抗拒液体润湿的能力。

  (2)液体的表面能YL越小,S就越大,液体越容易润湿固体。

  (3)固体与液体的界面表面能YSL越小,S越大,水的表面能比较高,为72.6mJ/M2。拒水材料的表面能必须比此值小。油类的表面能一般 在20-40 J/M2,拒油材料的表面能必须比此值小,所以,油的润湿能力远大于水,所以,拒油的物质一定拒水,而一般的涤纶织物,表面能远大于水和油的表面能,因 此,为了使涤纶织物拒水拒油,就要在其表面涂一层低表面能的材料。硅橡胶的表面能约为25mJ/m2,是比较理想的拒水材料,氟树脂的表面能约为5 mJ/m2,是比较理想的拒抽材料。

  

3.拒水、拒油整理剂

  由拒水拒油整理的机理可以看出,在涤纶织物表面吸附一层物质,使其原来的高能表面变为低能表面,就可以获得具有拒水效果的织物,且表面能愈小效 果愈好,国内外生产和使用的拒水剂主要有以下几种:(1)石蜡-铝皂类,(2)吡啶季铵盐类,(3)羟甲基三聚氰胺衍生物,(4)硬脂酸铬络合物,(5) 有机硅型,(6)氟烷基树脂类。前五类拒水剂有共同弱点:不拒油、不防污、耐洗性差。近年来,含氟化合物在织物拒水、拒油、防污整理力面的应用正在发展中。联庄科技德科纳米事业部拒水拒油剂,拒水五级,拒油高达七级。

 

4.荷叶效应在涤纶织物拒水拒油整理中的应用

  近30多年来,德国科学家通过扫描电镜和原子力显微镜对荷叶等2万种植物的叶面微观结构进行观察,揭示了荷叶拒水自洁的原理,并申请了专利。根 据荷叶效应(Lotus-effect)原理,德国科学家已经研制成功具有拒水自洁的建筑物表面涂料,而且从1999年开始上市销售,具有同样性能的瓦片 也于2000年底上市销售。具有荷叶效应的服装也正在研制中。由于荷叶效应具有广阔的应用前景,并具有很高的商业价值,所以关键技术和原理都申请了专利, 并严格保密。

  荷叶效应的秘密主要在于它的微观结构和纳米结构,而不在于它的化学成分。Holloway于1994年对荷叶等植物的表面化学成分进行了分析。 所有植物表面都有一层表皮,表皮将植物与周围环境隔开。所有植物的表皮主要成分都是埋置于多元酯母体内的可溶性油脂,因此,植物的表皮都具有一定的拒水 性。经过对2万种植物表面进行分析后发现,具有光滑表面的植物都没有拒水自洁的功能,而具有粗糙表面的植物,都有一定的拒水作用,在所有的植物中,荷叶的 拒水自洁作用最强,水在其表面的接触角达到160.4°,除了荷叶外,芋头叶和大头菜叶的拒水自洁作用也很强,水在其上的接触角分别达到160.3和 159.7。水在各种常用纤维表面上的接触角如下表1所示。

  从总体上看,没有一种纤维使水在其表面的接触角大于90°所以可以说,常用纺织纤维都不具有拒水能力。当然,更不具有拒油的能力。

  通过研究荷叶效应的拒水自洁原理可知,具有高度拒水自洁的织物必须具备如下条件:(1)首先,使纤维表面具有基本的拒水性能(即水与其表面的接 触角大于90°)。对于这一步,可以以通过纳米技术、等离子处理技术和涂层浸轧技术达到。(如:利用高温下有机过氧化)物等分解形成自由基,引发自由能较 低的含硅或含氟的有机单体,对PET织物表面接枝改性。(2)要使织物具有粗糙的表。虽然织物表面本身是非常粗糙的,但这种粗糙结构是以纤维为最小单位, 远大于纳米结构的要求。拒水自洁织物表面的粗糙应是纤维表面的粗糙,该粗糙应达到纳米级水平。

 

  因此,利用仿生学原理,将荷叶效应原理应用于涤纶织物的拒水拒油整理中,将可以研制出一种超强的拒水透气纺织品。

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点击次数:  更新时间:2017-08-22  【打印此页】  【关闭