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来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/06/06 04:37:31
涤纶织物防水透湿与拒水拒油整理的发展
李淑华
南通纺织职业技术学院?南通????????
刘兆锋 胡盼盼
东华大学?
摘 要?综述涤纶织物的防水透湿整理及拒水拒油整理的机理!方法!整理剂类型等?探讨荷叶效应在涤纶织物拒水拒油整理方面
的应用及其发展前景∀
关键词?聚酯纤维 涤纶 防水透湿 拒水拒油 整理 荷叶效应
中图法分类号?×≥ ???1?? 文献标识码??
涤纶是纺织用化学纤维中左右全局的产量最大
的一个品种≈?? ∀近年来除用于仿真丝薄型服装面料
外?还用于帐篷!高性能清洁布!汽车!飞机等内装饰
布及地毯!沙发面料!墙布等≈?? ∀其纺织产品向功能
化!智能化方向发展≈?? ∀ 一些经过特种整理的新型
纺织品还能提供各种优异的功能?涤纶织物的防水
透湿及拒水拒油整理就是其中之一≈?? ∀
1 防水与透湿整理
防水性和透湿性可以从织物结构和加工方式上
取得一致∀ 水汽分子的直径一般为? ≅ ?? ? ?
Λ? ?雨
滴的直径通常为?? ? ?
Λ?≈?? ?只要织物中孔隙的直径
控制在水汽分子可通过而水滴不能通过的范围内?
便可起到防水透湿的作用∀
在人体!衣服!环境三者形成的体系中存在湿与
热的传递?湿的传递方式有两种?出汗发散?液相传
递?和无感蒸发排泄?气相传递? ∀ 人体随环境和活
动状态及穿着衣服的不同?在人的皮肤周围出现的
人工气候?其相对湿度为?? ? ?舒适温度为?? ε ∀
织物的透湿性与纤维的种类!织物的结构和织物的
整理等密切相关∀ 当服装内侧的温度高于外侧时?
在织物两侧就存在一个压力梯度?在它的作用下?水
蒸汽分子能通过织物细密通道?与外界进行热湿
交换≈?? ∀
涤纶的防水透湿织物主要有如下三种∀
111 经拒水整理的高密织物
紧密型防水织物是利用改变织物结构而达到防
水透湿的目的?此类织物是最早研制成功的防水透
湿织物≈?? ∀其依据为?水汽在纱线空隙之间简单的
扩散?纤维束之间的毛细管传递?在单根纤维之间的
扩散∀现在的紧密型防水织物?大多采用超细聚酯
纤维为原料≈?? ?此类织物中?纤维之间!纱线之间紧
密排列?使织物在不进行拒水整理的情况下?耐水压
达??? ∗ ??? °?∀同时?纤维纱线之间形成毛细管?由
于毛细管效应的存在?能很好地传输水蒸汽∀ 紧密
型织物的优点在于制备工艺简单?主要是纱线和丝
纤度的变化?制成的衣物悬垂性好?透湿性佳∀但该
类织物耐水压较低?大大限制了其应用范围∀
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112 层压织物
层压织物又称粘贴薄膜型防水透湿织物?是把
功能性膜粘贴到织物上∀按所用的功能性膜可分为
三类?微孔膜!致密亲水膜!微孔亲水结合膜∀ 粘合
剂在此处也起到很重要的作用∀ 粘合剂主要有两
种?透湿型?可连续涂层?不透湿型?只能以网点式粘
合?不至于破坏透湿性∀此类织物最成功!最著名的
是美国• ???????公司的????2×?¬织物≈?? ?它是利用
聚四氟乙烯微孔膜与织物复合而成∀由于该微孔膜
的制备需要特殊的设备与工艺?产品加工难度大?成
本高?成衣价格贵?其柔软性!悬垂性不令人满意∀
113 涂层织物
涂层法是指织物直接或间接地进行涂层?使织
物具有防水性?透气性是通过产生微孔结构或使其
具有亲水性而得到的≈?? ∀ 它可以分为微孔涂层法!
亲水性涂层法!微孔亲水结合法三种类型∀ 涂层织
物的生产工艺的成本较低?亲水性涂层以水为溶剂?
成本低?污染少∀ 亲水性涂层可按传统工艺进行∀
但涂层法以有机溶剂体系为主?溶剂回收设备费用
较高?且易造成环境污染∀织物涂层处理后?悬垂性
和柔软性变差?防水耐久性差?附着牢度差∀
2 涤纶织物的拒水!拒油整理及其发展情况
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∀拒水整理织物首先用
于生产军服!防护服?现在已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∀
根据润湿理论分析≈?? ?水的表面能比较高?为
1? ??Π?? ?拒水材料的表面能必须比此值小∀ 油
类的表面能一般在?? ∗ ?? ??Π?? ?拒油材料的表面
能必须比此值小∀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?? ??Π?? ?是比较理想的拒水材料?氟
树脂的表面能约为? ??Π?? ?是比较理想的拒油
材料∀
211 拒水!拒油整理剂在涤纶织物拒水拒油整理中
的应用
由拒水拒油整理的机理看出?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?
石蜡? 铝皂类???吡啶季铵盐类???羟甲基三聚氰
胺衍生物???硬脂酸铬络合物???有机硅型???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
理方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?? 世纪?? 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∀以后美国? ? 公司又研制开发
了以全氟羧酸铬的络合物为主要成分的织物整理
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
≥??????????而后杜邦的×????? !旭硝子的?????????!大
金工业株式会社的???????等相继问世≈??? ∀ 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Π
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∀
212 荷叶效应在涤纶织物拒水拒油整理中的应用
近?? 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? 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????Π?2???????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
年开始上市销售∀ 具有同样性能的屋瓦也于
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∀ ???????? 于???? 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? 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???1?β ∀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
纺织学报 第?? 卷 第? 期 # ? ?? # =???>
1?β和???1?β≈?? ∀水在各种常用纤维表面上的接
触角如表? 所示≈??? ∀
表1 各种纤维与水的接触角
纤维
测定者所测定的接触角?β?
立花等根本等???????等≥??????等
棉?? ) ) ??
粘胶?? ) ) ??
羊毛?? ?? ?? )
锦纶?? ?? ?? ??
腈纶?? ?? ) ??
涤纶?? ?? ?? ??
从表? 中可看出?不同的测定者?数据是有差异
的∀但从总体上看?没有一种纤维使水在其表面的
接触角大于??β ∀ 所以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???首先应
使纤维表面具有基本的拒水性能?即水在其表面的
接触角大于??β? ∀ 可以通过纳米技术!等离子体处
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?对涤纶织物表面接枝改
性≈??? ∀??使织物具有粗糙的表面∀ 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∀
3 发展前景
荷叶效应能够在理论上突破常规的拒水材料研
制思路?将降低材料的表面能和产生微观结构的粗
糙度结合起来?使织物的拒水!拒油性能提高?并使
织物具有良好的透气性∀
美国科学家? ?≤ ?∂?? ??????≈??? 认为?荷叶效应
在织物拒水拒油整理方面应用的研究成果具有广阔
的应用前景∀超强拒水透气织物?首先可用在高科
技领域中?例如?用于现代军事和战争的服装?除了
遮风挡雨?可在恶劣的潮湿环境中?使战士们保持干
爽舒服?而且可以防止有毒液体的侵入∀ 随着某些
血液传播疾病在世界范围内的肆虐横行?可用作保
护医务人员不受血载病菌侵害的医用?血液?屏障织
物∀可用作生物保护服?更可制作民用的风雨衣和
体育服装∀所以?涤纶作为化学纤维中的最大品种
及其具有的优良性能?利用荷叶效应对其进行拒水
拒油的差别化处理?将可研制出一种超强的拒水透
气的涤纶纺织品?广泛地应用于工业!农业!军事!民
用等各方面∀
参考文献
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雷景新?含氢硅油表面接枝改性°∞× 织物的拒水性能?功能高分
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