拒水拒油及防污整理.ppt

拒水拒油及防污整理学习要求掌握接触角、临界表面张力等基本概念理解拒水拒油整理的原理、工艺,了解拒水拒油整理剂的种类及特点。理解防污整理的机理,了解防污整理剂的种类及特点。拒水拒油整理的发展历史20世纪50年代,美国3M公司合成了丙烯酸全氟烷基酪聚合物乳液,率先推出了商标为“Scotchgard”的拒水拒油整理剂。具有一定的拒水拒油性,但存在着价格昂贵、耐久性差等缺点。20世纪60年代,含氟聚合物的研究和应用在美国与日本得到了进一次的发展,通过引入共聚单体来降低价格,改善耐久性。20世纪70年代以后,随着氟有机化学的发展,一些新型的含有亲水基,如季铵盐、聚氧乙烯链段及羟基等的含氟丙烯酸类单体相继出现,使含氟聚合物不仅具有拒水拒油性,而且还有防污和抗静电性能。为新一代拒水拒油整理剂的问世提供了必要的条件。目前,国际上生产含氟聚合物类拒水拒油整理剂的厂家较多,主要有旭硝子、杜邦、3M、赫斯特及汽巴公司等。拒水拒油的原理拒水拒油是以有限的润湿为条件的,表示经处理的织物在不经受任何外力作用的静态条件下,对抗液体油污渗透作用的能力但毛细管作用和液滴的重力作用除外。织物拒油性评定:将油滴滴于织物上,观察抗油渗透的能力。通常应用一系列表面张力γlv均衡降低的烃类同系物来测定织物的拒油性。在试验时,将能保留于织物表面上表面张力最低的烃类化合物来表示该织物的拒油性能。织物拒水性评定:有各种不同的动态和静态测试方法,通常以在一定试验条件下,织物对拒水的润湿和渗透能力来表示。正确区分“拒水”和“防水”两种概念拒水:以疏水性化合物沉积于纤维表面,织物表面留有孔隙,空气和水气还可透过。防水:以不透水的化合物充填织物表面的孔隙,因此,既防水又不透气。经橡胶涂层的织物是防水的实例。拒水和防水的主要差异在于前者在水压作用下,有较高的透水性并可透水气。当水压较高时,拒水而不防水的织物可以透水。防水是一种夸大的说法,因此目前更多的是用“不透水”代替“防水”概念。表面张力掉下来的一滴水或其他液体,有形成球形的倾向,因为水或液体表面有一种“力”,称为表面张力,有使液滴保持最小面积的作用。液体的表面张力产生的原因:在液体表面,也就是在液-气界面上的水分子与在液体中的水分子所受的作用力是不同的,因为前者在接触空气的一边所受到的气体的作用力比溶液内的分子对它的吸引力要小得多,这样便产生了向下的拉力,造成液体表面有收缩的趋势,形成表面张力。织物会产生拒水性的原因:织物中纤维的表面性能发生变化的缘故。一滴液体滴在固体表面上,由于液体和固体的表面张力(可分别用γl和γs表示)以及液一固间的界面张力(γls)相互作用的结果,会形成各种不同的形状(从圆珠形到完全铺平)。A点受有3种力的作用,满足下列方程:θ称为接触角当θ=180°时,液滴为圆珠状、是一种理想的不润湿状态,当θ=0°时,液滴在固体表向铺平,为固体表面被液滴润湿的极限状态。在拒水整理中,可将液体(水)的表面张力看做是常数,因此,液体能否润湿固体表面,决定于固体的表面张力(γs)和液-固的界面张力(γls)。从拒水要求来说,接触角越大越有利于水滴的滚动流失,也就是说γs-γls越小越好。由于γs和γls,实际上几乎不能直接测量。所以通常普遍采用接触角或来直接评定润湿程度。接触角并非润湿的原因,而是其结果,因此有人采用固体的表面能来预测某液体在该固体上的润湿性能。由于固体表面张力几乎无法测量,为了了解固体表面的可润湿性,有人测定它的临界表面张力(接触角恰好为0°时该液体的表面张力,可采用外推法求得)。临界表面张力虽然不能直接表示该固体的表面张力,而是表示了γs-γls的大小,却能说明该固体表面被润湿的难易。临界表面张力概念,对于预测对抗某种液体润湿拒水整理品的化学性能相当有用。水具有高表面张力(×10-5N/cm,25℃),因此,用临界表面张力为30×10-5N/cm左右的疏水性脂肪烃类化合物,或用γl为24×10-5N/cm的有机硅整理剂,可具有足够的拒水性。拒水性脂肪烃油表面张力为(20~30)×10-5N/cm,必须应用含氟烃类整理剂才能使其纤维的临界表面张力降低到l5×10-5N/cm以下。当整理剂使纤维的临界表面张力降低到脂肪烃油的表面张力以下时,整理品既有拒水性,也具有拒油的性能。整理品的初始拒水性并不是选择拒水剂的唯一标准,耐干洗和耐湿洗涤性能、耐磨性、耐沾污性、应用的方便性及其成本都是必须考虑的重要因素。拒水整理根据拒水耐洗涤性,可将拒水整理分为非耐久、半耐久和耐久性整理。按标淮方法洗涤,耐久性防水:洗涤30次以上,仍有一定防水效果,半耐久性防水:耐洗5-30次;非耐久性防水:耐洗5次以下。