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四防整理剂,拒油拒水整理剂,防水防油防污整理剂,皮革拒油拒水剂,防污剂
荷叶效应与拒水拒油织物
董旭烨〔西安市 西安工程大学 710048〕
[摘 要]：介绍了拒水拒油的根本原理，织物获得拒水拒油性能的途径以及测试织ect〕原理。近三十年来，德国科学家通过扫描电镜和原子显微镜对荷
叶等2 万多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。
荷叶的外表具有双微观结构，一方面是由细胞组成的乳瘤形成的外表微观结构，
另一方面是由外表蜡晶体形成的纳米结构。乳瘤的直径为5～15μm,高度为1～20
μm。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。
荷叶外表的蜡质晶体首先是拒水的，其次其外表的双微观结构是粗糙的。虽然
外表乳瘤的直径为5～15μm，高度为1～20 μm，超过了1μm，但是荷叶外表具有双
微观结构，在乳瘤的外表有一层毛茸纳米结构，毛茸的直径远小于1μm，可以到达
纳米水平。 所以，荷叶的粗糙外表，使其拒水的能力显著增强。
图2-1 荷叶的外表微观结构
图2-2 荷叶的自洁原理示意图
根据对荷叶结构研究，荷叶拒水必须具有以下条件：
〔1〕外表材料必须拒水，水在其外表接触角必须大于90°。
〔2〕外表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。
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人们正在对这种方法进行深入研究，相信不久就会有显著效果。荷叶效应能够
在理论上突破常规的拒水材料研制思路，将降低材料的外表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。
碳氟拒水拒油整理
拒水拒油整理是以具有低外表张力的整理剂处理织物，改变纤维的外表特性，
使织物外表不易被水或油润湿和铺展，从而到达拒水拒油的目的。
从外表化学的因素分析，假设使液体(包括水、油、油性污垢)不能润湿固体外表，
那么固体的临界张力必小于液体的外表张力。所以拒水整理比拒油整理容易，只要使
经整理后纤维外表能对外表张力较大的水( m N/m)能产生较大的接触角，就能
到达拒水的目的；而拒油整理要使纤维外表改性后临界外表张力大幅度下降，对表
面张力较小的油(20～40 m N/m)也产生较大的接触角，使纤维产生拒油的效果。
含氟拒水拒油整理剂含有连续排列的长全氟烷链(Rf)，由于其特殊化学性质，
它的外表张力很低，不仅远低于水的外表张力，也低于油类的外表张力。通过对织
物整理，含氟整理剂沉积和吸附于纤维外表，通过极性基团与纤维结合，而Rf 长链
在外层，形成拒水拒油膜层，见图2-3，使织物
外表布满疏水性基团，减少或消除
纤维对水或油的吸附作用，使得纤维临界外表张力下降，从而使织物获得拒水拒油
性能。
图2-3 Rf化合物处理织物的外表
3 拒水拒油织物的性能测试
拒水级别测试
对织物的拒水级别的测试，一般用淋水性能测试方法，大多参考AATCC22--1997
实验方法，截取18×18〔㎝〕的试样一块，紧绷于试样夹持器〔金属弯曲环〕上，
并以45°放置，使织物的经向顺着布面水珠流下的方向，实验面的中心在喷嘴外表
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中心下的150mm 处，将250ml 冷水迅速倾入玻璃漏斗中，使水约在25～30s 内淋洒
于织物外表，淋洒完毕，取起夹持器，使织物正面向下成水平，然后对着这一硬物
轻敲两次，将实验织物与标准图片对照，评定拒水级别。
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100分〔5级〕 90分〔4级〕 70分〔2级〕
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80分〔3级〕 50分〔1级〕 0分〔0级〕
图3-1 评级图
拒油级别测试
拒油等级测试大多采用AATCC118--1992 标准。
首先是用最低编号的实验液体， 液体小心滴于织物上，如果在30s 内
无润湿和渗透现象发生，那么紧接着用较高编号的实验滴于织物上，实验连续进行，
直至实验液体在30s 润湿液滴下方和周围织物为止，织物的等级以30s 内不能润湿
织物的最高编码的实验液体表示。这种测试方法的实质是用不同外表能的液体测试
织物的外表能，所用液体如下表所示。
表3-1 拒油级别测试
标准试液 外表能〔mj/m 2 〕 拒油级别
白矿物油 1
65%白矿物油
35%正十六烷
2
正十六烷 3
正十四烷 4
正十二烷 5
正癸烷 6
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正辛烷 7
正庚烷 8
表3-2 含氟