织物拒水机理

织物的润湿就是使水或溶液在织物表面迅速展开。一滴液体滴在固体表面上，会受到液体和固体表面张力(分别用σL和σS表示)以及液固间的界面张力(σLS)的作用,当液滴在固体表面处于平衡状态时(如图4-1)，这三种力应满足下列方程： 图 4-1液滴在固体表面上的平衡状态示意 图4-2 液滴在倾斜或粗糙的固体表面形成的接触角 在拒水整理中可将液体(水)的表面张力(σL)看作常数。从拒水要求来看，若0°＜θ＜90°，则液滴部分润湿该固体表面；若θ＞90°，则不能润湿固体表面，液滴在固体表面上成珠状。θ越大，润湿性越差；若θ＝0°，则液滴在固体表面扩散(铺展)，固体被液滴完全润湿。接触角θ越大越有利于水滴滚动，即σS-σLS越小越好。另一方面，织物拒水性能的好坏也表示了水滴从织物表面离去的难易，可用水滴在倾斜或粗糙的固体表面形成接触角来说明(见图4-2)。后退接触角越大，水滴就越容易从表面脱离，即防水性能越好。纤维种类不同，其接触角也不同。其中棉和粘胶与水的接触角较小，习惯上称为亲水性纤维；合成纤维与水的接触角均较大，故称为疏水性纤维，其中聚丙烯腈纤维是例外。在纤维中，一般吸湿性和膨润性小的，其接触角较大。羊毛的接触角较大与其表面鳞片的结构有关。但水在各种纤维表面的θ都小于90°，所以都能被水部分润湿。 接触角并非润湿的原因，而是其结果，因此有人采用固体的表面能来预测某液体在该固体上的润湿性能。由于固体表面张力几乎无法测量，为了了解固体表面的可润湿性，有人测定它的临界表面张力(接触角恰好为0°时该液体的表面张力，可采用外推法求得)。临界表面张力虽然不能直接表示该固体的表面张力，而是表示了γS－γLS的大小，却能说明该固体表面被润湿的难易。临界表面张力概念，对于预测对抗某种液体润湿拒水整理品的化学性能是相当有用的。水具有高表面张力(72.0×10-5N／cm，25℃〕，因此，临界表面张力为30×10-5N／cm左右的疏水性脂肪烃类化合物，或用表面张力为24×10-5N／cm的有机硅整理剂，可具有足够的拒水性。 一般拒水整理剂大多为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极性基团定向吸附于纤维表面，而整理剂的碳氢长链或连续排列的－CH3、-CF3等基团排列于织物表面，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成三维空间结构，成网状薄膜(如有机硅类防水剂)。这样就使得纤维表面张力减小，cosθ值变小，θ角加大，从而达到了拒水整理的目的。 由以上机理可以看出，在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，就可获得具有拒水效果的织物，且表面能愈小，效果愈好。根据不同物质的表面能大小，可以选择石蜡、硅氧烷、含氟化合物等作为织物拒水整理剂。为了保证拒水效果及耐久性，整理剂应与织物具有较强的结合力，如在整理剂分子上引入能与织物形成化学键的基团等。