拒水拒油整理剂原理

2016-06-21 17:03:54 防雾剂,织物疏水疏油整理剂 阅读

拒水、拒油和易去污整理的本质是在织物表面施加一层特殊结构的物质,使其由高能表面变为低能表面,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。一般“三防”整理是通过控制表面粗糙度与降低表面能,使其与水或油的接触角高于120o,来达到拒水拒油的效果。

1、接触角

液滴在固体表面上的接触角主要决定于固体和液体表面能,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,三相交界点的合力为零。


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,这种情况为液体完全湿润固体。如图3中(a)所示。

2) 液体有可能成水滴状。在这种情况下,由固体表面和液体边缘切线形成一个夹角θ,这个角称为接触角。

当0o< θ<90o时,如图3中(b)所示,液体部分湿润固体;

当90o< θ < 180o,如图3中(c)所示,液体不湿润固体。


 接触角定义:

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当液滴落在织物表面上时,只会出现两种情况:

1) 当接触角小于90o时,液滴开始呈图3(b)的形状,但在极短的时问后,液滴就会向四周扩散并渗入织物中。

2) 当接触角大于90o时,液滴呈图3(c)的形状。接触角越大,保持的时间越长。织物倾斜时,液滴会滚落。

2、润湿方程

拒水、拒油的条件是固体界面张力必须小于液体的表面张力

3、粘附功和内聚功

确定固体表面能比较难,所以由表面能判断是否润湿也不太容易。然而,接触角和液体的表面张力是较易测定的。而通过物体的表面张力,容易得到液、固接触时的接触角,从而确定是否润湿。θ越小,固体容易被液滴润湿,反之,固体就有不同程度的抗湿性能。

若要水或油滴在固体表面成珠状,则必须使固体界面张力小于液滴的界面张力。

4、临界表面张力

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临界表面张力γc。表面张力低于固体的γc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γc

的液体,则在固体表面形成不连续的液滴,其接触角大于

零。

E. G. Shafrin等提出“可润湿性组成定律”,强调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1 一些常见液体的表面张力

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表2 低表面能的原子团及其临界表面张力

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5、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。