疏水 超疏水材质真有想象中的那么厉害吗？

超疏水织物是指与水的接触角大于150°的织物。由于其特殊的润湿性能，它们还具有防水、防污、防腐、防冰、防油腻等性能。结果表明，微纳复合粗糙度和低表面能是形成超疏水表面的关键因素。棉纤维作为超疏水领域应用最广泛的材料，近年来得到了很大的发展。棉纤维本身具有微米级的粗糙结构，为超疏水织物的制备提供了有利条件。含氟聚合物不仅具有良好的疏水性和疏油性，而且整理后还能保持柔软的手感和良好的透气性。但由于存在价格高、成膜性差、附着力差等问题，所以通常会引入其他单体来改善。

以丙烯酸十三氟辛基酯为含氟单体，甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯为辅助共聚单体，通过三元乳液聚合制备了含氟共聚物乳液。在研究其结构和微观形貌的基础上，将丝素蛋白固定在经硅溶胶处理的纤维织物表面，获得了令人满意的超疏水效果。

采用德国krüSS DSA 100液滴形状分析仪测量水的静态接触角。水量为5 μL，水滴接触织物10 s时读取..在同一样品的不同位置测量5次，取平均值。

接触角测量结果表明，水滴在未经处理的棉纤维表面3 ~ 6秒内被织物完全吸收，含氟乳液整理后的棉织物表面接触角照片如下图所示。图1 和图1分别是FP整理织物和SiO2/FP整理织物表面5 μL水滴的光学照片，水滴在涂层表面呈球形。图1是FP整理棉织物表面10~30 μL水滴的照片。随着水滴体积的增大，重力的影响增大，接触角减小。尽管如此，图中的水滴仍然是球形的，说明FP涂层具有优异的超疏水性能。

二、水洗对织物疏水性能的影响

分别用AATCC1993 WOB102标准洗衣液对用FP整理的棉织物和用SiO _ 2/FP整理的棉织物洗涤5、10、15、20、25和30次，并测试皂洗后织物的静态水接触角。结果如图2所示。

图2。接触角与洗涤次数的关系

图3。接触角与摩擦次数的关系

从图中可以看出，二氧化硅/FP和FP处理的棉织物在洗涤前都具有超疏水能力，二氧化硅/FP处理的棉织物比FP处理的棉织物具有更好的疏水性，这表明通过硅溶胶对棉纤维表面进行适当的粗糙化处理，提高了棉纤维的疏水性能。经过5次水洗后，经SiO _ 2/FP和FP处理的棉织物接触角迅速下降，但仍达到130°。而且，FP比SiO _ 2/FP具有更好的疏水效果，这主要是由于SiO _ 2颗粒对织物的附着力小，在水洗过程中容易脱落。随着皂洗次数的增加，接触角逐渐减小。经过30次皂洗后，两种织物的接触角仍在115°以上，表现出良好的疏水效果。但如果作为日常服装面料，其耐久性并不理想，需要进一步研究。

第三，摩擦对织物疏水性能的影响

将整理后的棉织物和二氧化硅/二氧化硅整理后的棉织物分别摩擦50、100、200、500和1000次，测试织物的静态水接触角。结果如图3所示。

从图中可以看出，整理后棉织物的疏水性随着摩擦次数的增加而逐渐降低。摩擦50次后，两者的接触角仍达到148°，表现出良好的疏水效果。在最初的200次摩擦中，两种织物的接触角明显下降，这是因为用含氟丙烯酸酯聚合物整理的棉织物表面的一些聚合物没有被牢固吸附，机械摩擦后这些颗粒容易逐渐脱落，因此接触角明显下降。随着摩擦次数的进一步增加，接触角逐渐减小。摩擦1000次后，它们之间的接触角仍然达到123°以上，表现出良好的疏水效果。

四.结论

用PFOA、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚合成了含氟丙烯酸酯乳液。以TEOS为原料，采用溶胶-凝胶法制备了单分散性良好的二氧化硅颗粒。采用浸渍法在棉织物上涂覆FP，织物表面的静态水接触角达到153°。用硅溶胶对棉纤维表面进行粗糙化处理，然后负载FP，可以提高棉织物的超疏水效果，接触角可达157°。棉织物经多次洗涤或摩擦后，仍保持良好的疏水效果，整理前后棉织物的物理力学性能变化不大，不会影响其服用性能。

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来源:纳米防水网。Deco纳米整理编辑器