服装织物拒油防油的原理

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服装织物拒油防油的原理

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拒油整理的机理与拒水整理的机理极为相似，但是两者的要求不同。拒水整理后，要求织物能抗拒一定压力水的透过，因此水不能润湿织物，其接触角应大于90°；而拒油整理仅要求织物在遇到油时，油在其表面不铺展，此时接触角大于零即可。油的界面自由能数值比水的界面自由能数值要小的多，一般情况下油的界面自由能数值为20～30 mN/m。因此要达到拒油的目的，就要求有更低的气固界面自由能，一般应小于油的界面自由能。

拒油整理剂常是一些含氟烃类化合物，这是因为氟原子半径最小，极化率小，电负性高，碳氟键的极化率也小，含有较多碳氢键的化合物的分子键凝聚力很小，具有低能表面。表1是一些常见纤维或固体的临界表面张力，表2是一些常见液体的表面张力，表3是部分具有低表面能的原子团。
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不同聚合物的临界表面张力

聚合物 . H3 e! U6 K1 V6 q	# [# u; r$ `( o# H5 W 表面张力mN/m ' t% ]; R) _) N0 `" w* R9 I8 f	+ W/ p2 b  R' w9 p8 ~ 聚合物	表面张力mN/m - R$ l) l0 c  s; V+ b
石蜡类拒水整理品	29	脂肪酸	* B' _$ c% |( T( i4 F0 C* B 22
2 B6 Q% }& m+ _/ Z 聚四氟乙烯 % `5 o; x) W1 k" S8 G+ F: t	18 " z) R6 p) R6 o( j	# q2 l: z# Q3 { 聚二氯乙烯 + Q0 Q6 d! i2 R4 l3 h7 L	40
3 U+ n* u. a/ E* r5 M 聚三氟乙烯 - z) y5 P+ M+ H) H  J! S	/ n0 T# J7 W# m! D0 N, \% U- S 22 % i. t* T) G- R+ Q* ?' I	7 c! i2 J! F- ~; _% @" x 聚对苯二甲酸乙二醇酯 % K  h$ ]4 E4 m, ^: y- Y	/ {! o+ h2 q6 l 43   ?1 @& j+ a$ ~* C; j' v; |
聚二氟乙烯 + U+ ^( w; {1 w; Y& v	25 9 N6 r; }, m9 ]* M1 g* s	; F* o' g$ h; e/ e1 m" A 聚己二酸乙二醇酯 . t3 @  w$ Z5 s	4 a1 @$ K5 c& t 46 9 a+ [0 h: k9 U+ e! z
) L% C1 [2 O- u+ n 聚氟乙烯 2 r6 E# z. i& P- _	28	纤维素纤维 & D  F! O3 X7 d/ B! b' K/ |	, H) ^1 f: L8 B" ]! {1 s! i" u 200
聚乙烯 & ~; o, X% W1 y	31	( v5 j5 o* `6 F) z4 S3 c 锦纶	* y, E. {1 z3 Y. `  `! g2 ^ 46
. ?- r; Z5 ?! W6 H. o 聚氯氟乙烯	31	1 N- N6 i2 K" o4 r 羊毛 2 y7 a  h: Q* M7 t' X, T	45
& K. f: i8 z$ }* u! d  q 聚苯乙烯 . T8 z/ t% @4 [	33	+ h+ a4 ^' p; M: Q0 e  u' y- ^  R& a 聚乙烯醇 1 L# P4 F: n7 K" G4 c5 b( x	37 & H8 ~8 X. f; p' ^
聚氯乙烯 9 D, f3 @# @: x1 J	39	氯纶	37 7 ~5 n, H4 B2 V0 }1 n
聚甲基丙烯酸甲酯	& Q& U. y' w5 o8 y3 }( j 39	$ n& E! f8 j' K# G* ] 有机硅类拒水整理剂 ! n; }1 ^9 T: K! `	26
含氟类拒水整理品 9 E. e8 a/ i$ O- \	10 # z2 U0 K* u! ~5 X3 c$ o# |: M	全氟脂肪酸（-CF3）	2 o" j* v8 q! u! ^ 6

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一些液体的表面张力

                                                                                

液体	表面张力mN/m	液体	表面张力mN/m
水	72.8	汽油	22
80℃水	62	棉籽油	32.4
雨水	53	橄榄油	32
电动机油	30.5	白矿物油	26.0
花生油	40	红葡萄酒	45
含氟表面活性剂溶液	18	苯	26
正庚烷	20	氟化烃	12
牛乳、可可	43	石蜡油	33

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低能固体表面的临界表面张力

  

表面结构	临界表面张力（mN/m，20℃）
含氟烃类表面
－CF3	6
－CF2H	15
－CH3和－CF2－	17
－CF2－	18
－CH2－CF3	20
－CF2－CFH－	22
－CF2－CH2－	25
－CFH－CH2－	28
烃类表面
－CH3（结晶）	22
－CH3（单层）	24
－CH2－	31

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由3个表可知，当纤维的σS小于水的σL（72.8 mN/m）时，织物就有拒水能力；当纤维的σS小于油的σL时，织物就有拒油能力。通过在织物表面和内部固着类似于石蜡、聚硅酮、含氟聚合物等物质，就可以明显降低织物的润湿临界表面张力，从而达到拒水拒油的整理效果。

一些脂肪烃油类的表面张力约为20～30mN/m，所以必须用含氟烃类整理剂才能使纤维的临界表面张力降到15mN/m以下。所以，拒油剂要选用全氟烷基为拒油基团，整理到织物上后，可形成低表面能的新表面，使油不能润湿，而水则更不能润湿，因此在选用防水防油整理剂时，含氟系列的整理剂是唯一的选择。

含氟拒油基在纤维表面的分布状态是影响拒油性能的一个很重要的因素。为了达到最大的拒油性能，所需拒油剂量取决于织物的结构及含氟拒油剂的结构。在相同数量的碳原子条件下，正全氟烃比代支链烃更为有效。在其它条件相同的情况下，以-CF3基紧密排列的表面其表面能最低，因而拒油性最好。