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《基于接觸角法表征紡織品表面潤(rùn)濕性應(yīng)用研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、基于接觸角法表征紡織品表面潤(rùn)濕性應(yīng)用研究摘要：紡織品在日常使用中會(huì)接觸到各類液體，表面潤(rùn)濕性是其表面性質(zhì)的重要特征之一，是與其實(shí)際使用要求密切相關(guān)的一項(xiàng)性能。本文重點(diǎn)詳述了紡織品表面潤(rùn)濕性的現(xiàn)象和原理，接觸角試驗(yàn)方法，接觸角在紡織品表面潤(rùn)濕性中的應(yīng)用及研究狀況。關(guān)鍵詞：接觸角；表面潤(rùn)濕性;躺滴法;超疏水表面；荷葉效應(yīng)隨著生活質(zhì)量的提高和科技水平的進(jìn)步，人們對(duì)紡織品的性能也提出越來(lái)越多的要求。表面潤(rùn)濕性是紡織品的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是評(píng)價(jià)其具有拒水性/親水性的項(xiàng)目之一。例如醫(yī)用防護(hù)服、手術(shù)單、戶外運(yùn)動(dòng)服裝
2、、墻布、桌布、雨衣、防雪服等產(chǎn)品都對(duì)表面潤(rùn)濕性有不同的要求，以確定其是否能夠滿足實(shí)際環(huán)境的應(yīng)用。接觸角試驗(yàn)方法通過(guò)測(cè)量紡織品表面與液體之間的接觸角大小，得到可量化的接觸角值來(lái)表征紡織品的表面潤(rùn)濕性，還可以通過(guò)觀察紡織品表面接觸角的變化情況了解其潤(rùn)濕過(guò)程。1表面潤(rùn)濕性潤(rùn)濕是固體表面上的一種流體被另一種流體所取代的過(guò)程，往往是指液體取代氣體的過(guò)程。表面潤(rùn)濕性是液體在體表面上附著的現(xiàn)象，是固體表面的重要性質(zhì)之一，也是自然界常見(jiàn)的一種界面現(xiàn)象。自然界中的荷葉、玫瑰花瓣和鱗翅目昆蟲(chóng)翅膀等表面都存在特殊的微觀
3、幾何結(jié)構(gòu)以及具有一定疏水性的化學(xué)組成，其表面與水滴的接觸角可以迖到160°，水滴在這樣的表面很容易滾落，如圖1所示荷葉上的水珠，這種現(xiàn)象被稱為荷葉效應(yīng)。荷葉效應(yīng)理論已經(jīng)應(yīng)用到很多行業(yè)，而在紡織行業(yè)中，很多企業(yè)基于這種理論開(kāi)發(fā)了具有荷葉效應(yīng)的織物，該類織物具有超疏水的能力。1荷葉效應(yīng)著名的楊氏方程揭示了在理想的光滑表面上，當(dāng)液滴達(dá)到平衡時(shí)表面張力與接觸角之間的函數(shù)關(guān)系。一般當(dāng)固一液間的接觸角090°時(shí)，認(rèn)為表面具有疏水性質(zhì)，如圖2(b)所示［1］。2接觸角示意紡織品的表面潤(rùn)濕性通常包括對(duì)織物表面潤(rùn)濕
4、性和單根纖維表面潤(rùn)濕性的研究。對(duì)于織物而言，它是纖維的集合體，纖維之間存在空氣，其表面潤(rùn)濕是液體和纖維集合體之間的相互作用過(guò)程；而單根纖維的潤(rùn)濕，則遵循固體表面的潤(rùn)濕原理［2］。潤(rùn)濕作用包括沾濕、鋪展、浸濕三種類型，對(duì)于織物來(lái)講，其表面潤(rùn)濕性主要是沾濕和鋪展；而對(duì)于纖維以及染色工藝來(lái)講，其表面潤(rùn)濕性主要是研究浸濕。2接觸角試驗(yàn)法接觸角是在固_液_氣三相交界處，作液_氣界面的切線穿過(guò)液體與固液交界線之間的夾角，它是表面潤(rùn)濕程度的度量，如圖2所示。接觸角是肉眼可以觀測(cè)到的一種界面現(xiàn)象，是液體與固體表面
5、相互作用的直觀表現(xiàn)。將液體滴于織物表面，液體可能在織物表面形成一個(gè)具有一定接觸角的液滴并停留在織物表面，也可能鋪展開(kāi)來(lái)并被織物吸收。接觸角的大小可以用來(lái)表征織物表面的潤(rùn)濕性或者疏水性，接觸角越小，表明織物潤(rùn)濕性越好，疏水性越差；接觸角越大，表明潤(rùn)濕性越差，疏水性越好。液滴的平衡是體系能量趨向最小化，使液滴在固體表面處于穩(wěn)定狀態(tài)，靜態(tài)接觸角是固一液一氣界面間表面張力平衡的結(jié)果?？椢锉砻娴臐?rùn)濕性能一般采用靜態(tài)接觸角表示，簡(jiǎn)稱接觸角來(lái)衡量。常用的紡織品接觸角試驗(yàn)方法主要包括座滴法和Wilhelmy法，其
6、中座滴法適用于織物的接觸角測(cè)量，而Wilhelmy法則適用于單根纖維接觸角的測(cè)量。2.1座滴法座滴法是測(cè)量織物表面與液體間接觸角的一種最常用方法，也稱躺滴法，將規(guī)定體積的液滴直接滴在織物表面上，然后通過(guò)量角法、量高法、液滴形狀分析法和光反射法等方法來(lái)測(cè)量液滴在織物表面的接觸角。(1)量角法：將一個(gè)液滴滴在織物表面，在獲得織物和液滴的清晰圖像后，在固一液一氣三相交界處作液一氣界面的切線，使用量角器直接量出接觸角大小的一種方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作方便快捷，缺點(diǎn)則是受試驗(yàn)人員的操作影響較大，精度較低，不
7、能實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量接觸角的變化情(2)量高法：當(dāng)液滴的體積小于6uL時(shí)，可忽略重力作用對(duì)液滴形狀的影響，認(rèn)為液滴呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)圓或者標(biāo)準(zhǔn)圓的一部分［3］。將一個(gè)液滴滴在織物表面上，通過(guò)測(cè)量織物表面上液滴的高度和接觸面的寬度來(lái)計(jì)算接觸角，同時(shí)可以通過(guò)連續(xù)跟蹤測(cè)量液滴高度和接觸面的寬度來(lái)得到動(dòng)態(tài)的接觸角變化情況。(3)液滴形狀分析法：隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展，其在接觸角測(cè)量中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，計(jì)算機(jī)軟件可以通過(guò)使用液滴形狀分析算法來(lái)計(jì)算接觸角。常見(jiàn)的液滴形狀分析算法包括：多項(xiàng)式擬合法、Snake法
8、、軸對(duì)稱液滴形狀分析法、Young-La-place方程數(shù)值綜合法和解析近似法等。液滴形狀分析法重復(fù)性好，誤差小，精確度高，已廣泛應(yīng)用于接觸角測(cè)量中［4］。(4)光反射法：將液滴滴在織物表面后，將光源通過(guò)狹縫照射到三相交界處，通過(guò)改變光的入射方向，當(dāng)反射光剛好沿著固體表面發(fā)出時(shí)，可根據(jù)入射光與反射光的夾角計(jì)算接觸角，光反射法只能用于測(cè)定小于90°的接觸角，局限性大，并且操作繁復(fù)、難度較大。2.2Wilhelmy法Wilhelmy法可用于測(cè)定液體的表面張力和液體在單根纖維上的接觸角，
