[染整知识]涤纶织物的拒水、拒油整理

　　生意社8月6日讯

　　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[10]。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。在纺织品拒水加工中，氟烷基化合物的实用化是在20世纪50年代，最早由美国杜邦公司进行氟聚合物织物拒水拒油整理的尝试，并率先发表了以四氟乙烯乳液作为织物拒水拒油整理剂的专利。后来美国3M公司研制开发了以全氟羧酸铬的络合物为主要成份的织物整理剂，但很快被性能更好的含氟丙烯酸酯形成的聚合物所取代，并用于织物拒水拒油整理，推出的商品为Scotchguard，而后杜邦的Teflon，旭硝子的Asahi guard，大金工业株式会杜Unidync等相继问世[11]，这些含氟拒水剂具有拒水、拒油性，而且不损害纤维原有的风格，因此得到了迅速普及推广，成为当今拒水剂的主流。国外最早将有机氟树脂运用于尼龙、涤纶、涤/棉、棉等织物的拒水拒油整理报道较多，国内在拒水性方面研究也有一些报道。

　　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。