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圖2  硅氧烷結(jié)構(gòu)與接觸角的關(guān)系

從圖2可以看出，隨著烷烴硅氧烷碳鏈長度的增加，棉織物與水的接觸角增大，拒水效果增加。這是因?yàn)橥闊N碳鏈長度越長越容易屏蔽親水性基團(tuán)，表現(xiàn)出較好的疏水性能[10]。

2.4  硅氧烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)對接觸角的影響

由于長鏈烷烴硅氧烷水解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會直接影響棉織物的拒水效果，將經(jīng)Sol 4整理后的棉織物浸漬在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硅氧烷水解液中，測試其對接觸角的影響，結(jié)果如圖3、4所示。

圖3  硅氧烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與接觸角的關(guān)系

圖3表明，盡管使用的硅氧烷碳鏈長度不一樣，但其變化趨勢相似。當(dāng)硅氧烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0提高到0.5％時，接觸角明顯增大，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，接觸角變化較為緩和。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3％～4％時，接觸角變化不明顯，拒水效果趨于穩(wěn)定。此外，由圖4可見，經(jīng)Sol 4整理再浸漬3％C16水解液的棉織物與水的接觸角為155°，達(dá)到了超疏水效果。

圖4  棉織物與水的接觸角

注：a—未整理棉織物；b—浸漬3％C16水解液的棉織物；

c—經(jīng)Sol 4整理再浸漬3％C16水解液的棉織物。

2.5  棉織物表面形態(tài)變化

通過掃描電子顯微鏡觀察棉織物表面，見圖5。可以明顯地看出：整理前的棉織物表面上有許多凹凸不平的溝壑；整理后這些溝壑消失，并且出現(xiàn)粗糙、顆粒狀的表面。因?yàn)榻?jīng)溶膠整理其織物中纖維表面的粗糙度得到提高，從而提高了其拒水效果。多年前Wenzel[11]、Cassie和Baxter[12]即建立了疏水表面粗糙度和接觸角之間的關(guān)系，提出除表面能外，粗糙度也是影響材料潤濕性的因素。

圖5  Sol 4整理前后棉織物的掃描電子顯微鏡圖片

2.6  皂洗次

數(shù)對接觸角的影響

用經(jīng)Sol 4整理再浸漬3％C16水解液的棉織物做為皂洗布樣，測試皂洗后織物與水的接觸角。皂洗次數(shù)與接觸角變化關(guān)系如圖6所示。由圖可看出，隨著皂洗次數(shù)的增加，接觸角逐漸減小。在最初的10次皂洗過程中，接觸角下降明顯。這是因?yàn)榻?jīng)Sol 4整理的棉織物，其表面有很多二氧化硅顆粒是通過物理吸附而附著在其表面。經(jīng)過洗滌后這些粒子會逐漸脫落，而其上自組裝的長鏈烷烴硅氧烷（賦予織物低表面張力）也隨之脫落，因而接觸角會出現(xiàn)明顯的下降。隨著皂洗次數(shù)的進(jìn)一步增加，接觸角減小趨勢趨于平緩，完成30次皂洗后，織物與水的接觸角為95°，仍表現(xiàn)出一定的拒水效果，但是如果作為日常的服裝面料，其耐久性不夠理想，仍需進(jìn)一步的研究。

圖6  皂洗次數(shù)與接觸角變化關(guān)系

2.7  織物物理機(jī)械性能變化

用經(jīng)Sol 4整理，再浸漬3％C16水解液的棉織物作為測試布樣，對比整理前后棉織物的物理機(jī)械性能，結(jié)果見表2。

表2  整理前后棉織物物理機(jī)械性能的變化

從表2可以看出，整理后棉織物的經(jīng)向強(qiáng)力略有下降，但降幅不到10％，緯向強(qiáng)力略微下降。整理前后棉織物的白度、透氣性基本沒變。由此可見，上述整理不會影響棉織物的服用性能。

3  結(jié)  論

1）利用正硅酸四乙酯及長鏈烷烴硅氧烷，通過溶膠—凝膠法及自組裝方式成功賦予親水性棉織物一定的疏水性。

2）以不同碳鏈長度的硅氧烷對溶膠整理后棉織物進(jìn)行整理，均能提高其拒水性能。隨著碳鏈長度的增加，接觸角增大：隨著水解硅氧烷用量的增加，拒水性能也得到提高。

3）當(dāng)十六烷基三甲氧基硅烷水解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％時，整理后棉織物與水的接觸角為155°，達(dá)到了超疏水的效果，但經(jīng)30次皂洗后，織物與水的接觸角為95°，拒水性能下降較多。

4）整理后棉織物的物理機(jī)械性能變化較小。