更新时间: 2020-09-25
浏览次数:
超疏水表面通常是指材料与水的接触角超过150°的表面，对水有极大的排斥力，在自清洁、防结冰、抗腐蚀等方面具有广阔的应用前景。超疏水纺织品具有优异的防水、防污染、自清洁、耐久性等特性，被广泛应用于防护服、鞋、帐篷、睡袋等方面。
目前，制备超疏水纺织品主要有 2 类方法：一是模拟“荷叶原理”在表面构筑微纳粗糙结构；二是利用低表面能物质进行拒水整理，降低织物的临界表面张力，达到疏水目的。低表面能化合物中，氟碳化合物具有非常优异的疏水性，但氟碳化合物具有一定的生物累积性, 危害生态环境, 且价格昂贵。依据Wenzel 和 Cassie 理论，具有微纳米结构的粗糙表面可实现表观接触角的增大，从而有利于材料表面疏水性的提高，因此，通过在材料表面引入价廉的无机纳米材料，使织物表面的表观结构尺寸达到微纳米级、粗糙化是提高织物疏水性的有效途径之一。
纳米 SiO2 是目前在构建超疏水表面微纳米粗糙结构方面应用较多的无机材料，采用纳米 SiO2 对织物进行疏水整理也是近年来的研究热点。
经过硅溶胶整理的织物表面有明显的颗粒凸起，纳米 SiO2 球型颗粒明显，纳米 SiO2 颗粒附着于棉织物表面、包覆在纤维表面，可以显著提升棉织物表面粗糙度。依据 Cassie 模型，当微纳结构化粗糙表面的结构尺度小于表面液滴的尺度，表观上的液固接触面由固体和气体共同组成，固体的面积越小，粗糙表面的表观接触角越大，因此，微纳化的 SiO2 颗粒在织物表面的分布使得液滴可接触的固体面积比未整理织物表面小，从而提高了棉织物疏水效果。SiO2负载涤纶织物表面也存在大量的SiO2颗粒，使涤纶织物表面粗糙度提升，且硅溶胶在涤纶纤维之间形成了气孔形态，更有利于织物疏水性的提高。
将纳米 SiO2 整理到织物上的过程受诸多因素的影响，过程因素的良好控制是实现应用价廉的硅溶胶和简单可行的工艺对织物进行超疏水整理的重要途径。整理后棉织物物理性能较好。棉织物经疏水整理后经向和纬向断裂强力略有上升，可能是因为硅溶胶在织物表面成膜，对纤维有加固作用，同时处理过程中织物在经纬向上都发生收缩，导致单位截面上承受拉伸作用的纤维数量增加。透气性有一定程度下降，主要是因为纳米 SiO2 颗粒不仅沉积在纤维表面，也填补了纤维之间的空隙，从而影响织物的透气性。此外，疏水整理后织物白度值略有上升，这是由于SiO2 固体为白色。
