拒水拒油整理

拒水拒油整理张晓莉张晓莉一、应用一、应用拒水拒油服装既能拒水拒油服装既能抵御雨水、油迹、寒风的入侵抵御雨水、油迹、寒风的入侵，保护肌体，又能让人体的保护肌体，又能让人体的汗液、汗气及时地排出汗液、汗气及时地排出，从而使人体保持干爽和温暖。从而使人体保持干爽和温暖。拒水拒油服装可以用于拒水拒油服装可以用于劳动保护服装、军服、运动劳动保护服装、军服、运动服服，例如钻井、修井、物探、测井等接触油水介质，例如钻井、修井、物探、测井等接触油水介质频繁的工人的工作服，而且也可以用于制作风、雨频繁的工人的工作服，而且也可以用于制作风、雨衣。衣。应用在应用在装饰、产业装饰、产业领域中的具有拒水拒油功能的餐领域中的具有拒水拒油功能的餐桌布、汽车防护罩、旅行包、旅行装、帐篷等也备桌布、汽车防护罩、旅行包、旅行装、帐篷等也备受青睐。受青睐。因此它具有广阔的发展前景。因此它具有广阔的发展前景。市场的需求市场的需求世界最大服装零售商世界最大服装零售商GAP公司公司世界最大的零售商沃尔玛公司世界最大的零售商沃尔玛公司美国零售巨头美国零售巨头Target公司公司欧洲零售巨头欧洲零售巨头H&M公司公司世界著名服装制造商贝那通世界著名服装制造商贝那通(Benetton)公司公司每年在我国均有相当数量的拒水、拒油和易每年在我国均有相当数量的拒水、拒油和易去污整理的功能纺织品的生产采购。去污整理的功能纺织品的生产采购。 二、荷叶效应二、荷叶效应荷叶的荷叶的“自洁性自洁性”源于其表面的微细结构源于其表面的微细结构. 荷叶表面有许多乳头状凸起荷叶表面有许多乳头状凸起,凸起部分的高度凸起部分的高度为为5 10m,凸起之间的间隙为凸起之间的间隙为1015m,乳头状的表面又被许多直径为乳头状的表面又被许多直径为1 nm 蜡质晶体蜡质晶体所覆盖所覆盖. 荷叶的表面微观结构荷叶的表面微观结构在这些微小的凹凸之间在这些微小的凹凸之间,储存着大量的空气储存着大量的空气. 当水滴落到荷叶上时当水滴落到荷叶上时,由于空气层、乳头状突由于空气层、乳头状突起和蜡质层的共同托持作用起和蜡质层的共同托持作用,使得水滴不能渗使得水滴不能渗透透,而能自由滚动而能自由滚动.荷叶的自洁原理示意图荷叶的自洁原理示意图荷叶拒水必须具有以下条件：荷叶拒水必须具有以下条件：(1)表面材料必须拒水，水在其表面接触角必须大于表面材料必须拒水，水在其表面接触角必须大于90(2)表面必须是粗糙的，而且粗糙程度必须是纳米水平表面必须是粗糙的，而且粗糙程度必须是纳米水平或接近纳米水平。或接近纳米水平。拒水、拒油和易去污整理的拒水、拒油和易去污整理的本质本质是在织物表是在织物表面施加一层特殊结构的物质，使其高能表面面施加一层特殊结构的物质，使其高能表面变为低能表面，以此获得具有拒水、拒油、变为低能表面，以此获得具有拒水、拒油、易去污效果的织物，且表面能愈小效果愈好。易去污效果的织物，且表面能愈小效果愈好。一般一般“三防三防”整理是通过控制表面粗糙度与整理是通过控制表面粗糙度与降低表面能，使与水或油的接触角高于降低表面能，使与水或油的接触角高于120来达到拒水拒油的效果。来达到拒水拒油的效果。 液滴在固体表面上的接触角主要决定于固体和液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。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。交界点的合力为零。三、拒水拒油整理原理当一滴液体滴在某一固体表面上时，会出现如下情况：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。如图况为液体完全湿润固体。如图1中中(a)所示。所示。(2)液体有可能成水滴状。在这种情况下，由固体表面和液体液体有可能成水滴状。在这种情况下，由固体表面和液体边缘切线形成一个夹角边缘切线形成一个夹角，这个角称为接触角。，这个角称为接触角。当当0 90时，如图时，如图1中中(b)所示，液体部分湿润固体；所示，液体部分湿润固体；当当90 0，液滴将在固体表面铺展，液滴将在固体表面铺展(既润湿或渗透既润湿或渗透)；若若S0，液滴在固体表面不铺展，液滴在固体表面不铺展(即成珠状即成珠状)。若要水或油滴在固体表面成珠状，则必须使固体界若要水或油滴在固体表面成珠状，则必须使固体界面张力面张力S小于液滴的界面张力小于液滴的界面张力L 。3.33.3临界表面张力临界表面张力固体的界面张力一般都用外推法间接测定，固体的界面张力一般都用外推法间接测定，这种方法测定的固体的界面张力称为固体的这种方法测定的固体的界面张力称为固体的临界表面张力临界表面张力c。表面张力低于固体的表面张力低于固体的c的液体，能在该固体的液体，能在该固体表面随意铺展和润湿，而表面张力高于固体表面随意铺展和润湿，而表面张力高于固体c的液体，则在固体表面形成不连续的液滴，的液体，则在固体表面形成不连续的液滴，其接触角大于零。其接触角大于零。固体临界表面张力固体临界表面张力c 的物理意义在于，只的物理意义在于，只有表面张力低于有表面张力低于c 的液体，才能在该固体的液体，才能在该固体表面铺展，而表面张力高于表面铺展，而表面张力高于c 的液体，则的液体，则在固体表面形成不连续的液滴，其接触角在固体表面形成不连续的液滴，其接触角大于零。大于零。 表表2是一些常见聚合物的临界表面张力是一些常见聚合物的临界表面张力c 表表3是一些常见液体的表面张力。是一些常见液体的表面张力。表表2 一些常见聚合物的临界表面张力一些常见聚合物的临界表面张力表表3 一些常见液体的表面张力一些常见液体的表面张力雨水的表面张力为 53 mNm ，一般油类的表面张力为 2030 mNm 织物拒水：表面张力53 mNm 织物拒油：表面张力2030 mNm 一般的纤维或纺织品既不能拒油也不能拒水。E. G. Shafrin 等提出了“可润湿性组成定律”， 强调了表面组织对润湿行为的影响。认为：有机物表面的可润湿性由固体表面的原子或暴露的原子团的性质和堆集状态所 决定，与内部原子或分子的性质和排列 无关。表表4 低表面能的原子团及其临界表面张力低表面能的原子团及其临界表面张力其他影响因素液体如水或油的润湿和渗透，不仅取决于织物中纤维表面的化学性能，还与织物的几何形状、表面粗糙度、织物毛细管间隙的大小以及织物上残留的其他物质有关。 3.4 3.4 表面粗糙度对表面粗糙度对拒水拒油的影响拒水拒油的影响 固体表面粗糙度可用液滴在固体表面上的真实或实际接触面积（A0）与表观或投影接触面积（Ar）之比来表示， 即 r A0Ar粗糙度 r 越大，表面越不平。 表面粗糙不仅影响接触角滞后，而且影响所测量的接触角的数值 r A0Ar coscos （为实测接触角）粗糙表面的粗糙表面的 cos的绝对值总是比光滑表面的大的绝对值总是比光滑表面的大 ，即即r总是大于总是大于1；若若090， 若若90150滚动角很小（5 ），能够带走表面的固体污垢，达到自清洁的效果。采用氧化锌在基底表面能定向或不定向生长的属性来形成具有较好粗糙度的基底制备超疏水表面。采用湿化学法（或称为化学水浴沉积chemical bath deposition CBD）在使溶液中生成的氧化锌微粒均匀沉积并在玻璃或单晶硅等基底表面生长针状排列的ZnO晶体结构，提供制备超疏水表面所必需的粗糙度。在通过上述设计方案所制得的ZnO（或SiO2）在基底上所构成的粗糙结构表面上经过表面疏水修饰，可以在结构表面反应上一层尾链憎水的化学物质，最终制得性能良好的超疏水表面。 7.1 ZnO7.2 water glass and non-fluorinated alkylsilane on cotton substratesThe cotton fabrics treated with silica sol and HDTMS showed excellent hydrophobic properties and the water contact angle could reach 151.28作业查阅中英文关于超疏水表面的制备方法，并结合织物的特点，开发超疏水纺织品面料。把论文题目、英文摘要、关键词记录在作业本中，并把这些内容翻译成中文。