拒水整理:采用浸渍、浸轧或者涂覆的方式,在织物上施加一种具有特殊分子结构的整理剂,它以物理、化学或物理物理化学的方式与纤维结合,改变纤维表面层的组成,是织物的临界表面张力降低至不能被水润湿,这种整理工艺称为拒水整理;
拒水拒油整理:若整理后织物的临界表面张力降得更低,使织物既不能被水润湿也不能被常用的油类(如食用油、机油等)润湿,则称为拒水拒油整理。
拒水整理与防水整理的区别
拒水整理利用具有低表面能的整理剂沉积于纤维表面,是织物不会被水润湿,但织物中纤维和纱线间仍保持着大量孔隙,使织物既具有良好的拒水性,又具有透气和透湿性,而且织物的手感和风格不受影响,只有在水压相当大的情况下织物才会发生透水现象。
防水整理是在织物表面涂布一层不透气的连续薄膜,如橡胶、聚氨酯等,填塞织物上的孔隙,借物理方法阻挡水的透过,即使在外界水压作用下也有高的抗水渗透能力,但往往不透气和不透湿,穿着也不舒适。防水整理属涂层整理范畴。
润湿原理
荷叶效应:一听拒水拒油大家就会联想到荷叶,滴于荷叶表面的水不能渗透荷叶,而只能形成水珠顺荷叶表面滑落。
荷叶具有双微观结构,一方面是由细胞组成的乳瘤形成的表面微观结构,另一方面是由表面蜡晶体形成的毛茸纳米结构,水在其表面的接触角达到160.4°。
液滴在固体表面上的接触角主要决定于固体和液体的表面能以及液体与固体的界面能。液滴在固体表面上受到下列平衡力的作用,三相交界点的合力为零。
图1 接触角与界面自由能的关系
当一滴液体滴在某一固体表面上时,会出现如下情况:
1. 液体有可能完全铺展在固体表面上形成一层水膜,这种情况为液体完全湿润固体,如图(a)所示;
2. 液体有可能成水滴状。在这种情况下,有固体表面和液体边缘切线形成一个夹角q,这个角称为接触角。
当0°<q<90°时,如图(b)所示,液体部分湿润固体;
当90°<q<180°时,如图(c)所示,液体不湿润固体。
当液滴落在织物表面上时,只会出现两种情况:
(1) 当接触角小于90°时,液滴开始成图(b)的形状,但在极短的时间后,液滴就会向四周扩散并渗入织物中。
(2) 当接触角大于90°时,液滴呈图(c)的形状,接触角越大,保持的时间越长,织物倾斜时,液滴会滚落。
拒水拒油的条件是固体的界面张力必须小于液体的表面张力。雨水的表面张力为53mN/m,一般油类的表面张力为20-30 mN/m;织物拒水:其表面张力<53mN/m;织物拒油:其表面张力<20-30 mN/m。一般的纤维或纺织品既不能拒油也不能拒水。
整理工艺
拒水剂和拒油剂是一种具有低表面能基团的化合物,用它整理织物,可在织物的纤维表面均匀覆盖一层拒水剂或拒油剂分子,并由它们的低表面能原子团组成新的表面,使水和油均不能润湿。水具有高的表面张力(72.8 mN/m),因此,以临界表面张力为30 mN/m左右的疏水性脂肪烃类化合物,或用临界表面张力为24mN/m左右的有机硅整理剂可获得足够的拒水性。油类的表面张力为20-30mN/m,必须用含氟烃类整理剂才能使纤维的临界表面张力降到15mN/m以下。因此,拒水剂一般选用烷基(—CnH2n+1,n>16)为拒水基团,拒油剂必须选用全氟烷基(—CnF2n+1,n>7)为拒油基团。此外,拒水剂或拒油剂要牢固地附着于纤维表面,其分子结构中还必须具有其他相应基团,最好能与纤维反应,或与纤维有较强的黏附功。
根据具有整理效果的耐洗性,可将拒水整理分为不耐久、半耐久和耐久三种,主要取决于所用拒水剂本身的化学结构。按照标准方法洗涤,又分为耐久性拒水整理、半耐久性拒水整理、不耐久拒水整理、耐久性拒油整理、耐干洗拒油整理、耐干洗拒油整理。
目前常用的拒水剂主要有有机硅树脂和氟碳聚合物,拒油剂主要是氟碳聚合物。
测试标准
国内关于拒水拒油性能的检测标准主要有:
A、 拒水性能测试:GB/T 4745《纺织品 防水性能的检测和评价 沾水法》
原理:将试样安装在环形夹持器上,保持夹持器与水平呈45°,试样中心位置距喷嘴下方一定的距离。用一定量的蒸馏水或去离子水喷淋试样。喷淋后,通过试样外观与沾水现象描述及图片的比较,确定织物的沾水等级,并以此评价织物的防水性能。
B、 拒油性能测试:GB/T 19977《纺织品 拒油性 抗碳氢化合物试验》
原理:将选取的不同表面张力的一系列碳氢化合物标准试液滴加在试样表面,然后观察润湿、芯吸和接触角的情况。润湿等级以没有润湿试样的最高试液编号表示。
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