亲水性与疏水性

亲水与疏水的本质

**化学层面：有没有"亲水基团"**

—— 亲水基团：**羟基（-OH）、羧基（-COOH）、氨基（-NH₂）、酰胺基（-CONH-）**

—— 这些基团能与水形成**氢键** → 吸引水分子

—— **纤维素（棉、麻、粘胶）**：每个葡萄糖单元有 3 个 -OH → **极亲水**（回潮率 8.5%～13%）

—— **蛋白质纤维（羊毛、蚕丝）**：有 -NH₂、-COOH、-CONH- → 亲水（回潮率 11%～15%）

—— **涤纶（PET）**：只有酯基，且被苯环包裹 → **疏水**（回潮率 0.4%）

—— **锦纶（PA）**：有酰胺基，但被长碳链稀释 → 弱亲水（回潮率 4.5%）

—— **丙纶（PP）**：纯碳氢，无任何亲水基团 → **极疏水**（回潮率 0%）

**物理层面：表面粗糙度（荷叶效应）**

—— 即使化学上疏水，如果表面**很粗糙且有微纳结构** → 水珠与表面之间**截留空气**

—— 水珠实际上"坐在空气垫上" → 接触角可达 **150° 以上**（**超疏水**）

—— 这就是**荷叶效应**，也是**防水整理**追求的效果

—— 关键：**低表面能化学 + 微粗糙结构**（两者缺一不可）

接触角与润湿

• **接触角（contact angle）θ**：水滴在固体表面形成的角度
• —— **θ < 90°**：亲水（水会铺展、渗入）
• —— **θ > 90°**：疏水（水呈珠状）
• —— **θ > 150°**：超疏水（水珠滚落，带走灰尘 = **自清洁**）
• —— **θ = 0°**：完全润湿（瞬间吸收）
• **测量**：
• —— **接触角测量仪**：滴一滴标准体积的水 → 拍照 → 软件量角
• —— 快速的现场方法：**滴水法 / 喷淋法**（AATCC 22 就是喷淋法测拒水）
• **润湿的动力学**：
• —— 光接触角小还不够，还要**润湿得快**
• —— 例：棉布接触角小，但如果布上**有蜡质/浆料** → 水珠会先在表面停留（不渗）→ 需要**精练**去除
• —— 所以印染厂关心的是"**润湿时间**"（如毛效测试）
• **毛细作用**：
• —— 亲水 + 有孔隙 → 水会被**毛细力**吸进去
• —— 这就是**毛效（capillary effect）**的原理
• —— 毛效是前处理质量的**最重要指标**（毛效不达标 = 布没煮透）

亲水化与拒水整理

• **让疏水纤维亲水（吸湿排汗整理）**：
• —— 问题：涤纶**不吸水** → 出汗后汗液无法被吸收 → 闷热、粘身
• —— 解决：**亲水整理**（吸湿排汗剂）
• —— 原理：在涤纶表面**接枝或吸附一层亲水聚合物**（常用**聚醚-聚酯嵌段共聚物**）
• —— 这层亲水膜：一端**疏水**（锚定在涤纶上），一端**亲水**（朝外吸水）
• —— 效果：汗液被迅速吸收并铺展 → 蒸发面积增大 → **快干**
• —— 关键指标：**吸水速率、滴水扩散时间、芯吸高度、蒸发速率**
• —— 标准：GB/T 21655.1（吸湿速干性）
• —— 其他方法：**碱减量**（涤纶表面水解产生 -OH、-COOH）、**等离子处理**、**接枝改性**
• **让亲水纤维疏水（拒水/防水整理）**：
• —— 原理：在纤维表面覆盖**低表面能物质**
• —— **氟系（含氟防水剂）**：表面能最低 → 防水**防油**效果最好（C8 已淘汰，现用 C6 / 无氟）
• —— **无氟防水剂**：丙烯酸/聚氨酯类、有机硅类 → 防水但不防油（或防油性弱）
• —— **有机硅防水剂**：手感好、成本低，但**防油性差**
• —— 效果评价：
• —— **AATCC 22 喷淋法**：拒水评分 0～100 分
• —— **AATCC 118**：拒油等级 0～8 级
• —— **ISO 4920**、**GB/T 4745**
• —— **耐水洗性**是关键（洗 5 次、20 次后是否仍防水）
• —— 提高耐洗：加**交联剂**、提高焙烘温度/时间

亲疏水与染色加工

• **前处理的目的就是"让布变亲水"**
• —— 坯布上有**浆料、棉蜡、果胶** → 布是**疏水**的（水珠滚来滚去）
• —— 退浆 + 煮练 → 去掉这些 → 布恢复**亲水**（棉纤维本身是亲水的）
• —— **毛效测试**就是验证这一点：水滴上去，30 min 爬升 8～12 cm
• —— 如果毛效不达标 → 后续染色**染液渗透不匀 → 色花**
• **疏水纤维（涤纶）的染色**：
• —— 涤纶不吸水 → 染液（水）**进不去**
• —— 解法：**分散染料**本身也是疏水的 → 可以直接"溶"进涤纶
• —— 靠**高温（130 ℃）**让纤维膨化、染料扩散进去
• —— 或用**载体**帮助膨化
• **亲水/疏水与助剂选择**：
• —— 亲水表面 → 用**阴离子/非离子**助剂
• —— 疏水表面（涤纶）→ 助剂的**疏水端**会吸附在上面
• —— **匀染剂**对涤纶的作用：疏水端吸附染料、亲水端朝外 → 形成"胶束" → 缓染
• **防水整理的陷阱**：
• —— 防水 + 柔软：很多**柔软剂（硅油）是疏水的** → 会**削弱防水效果**或反之
• —— 防水整理后**可能影响色牢度**（防水剂是成膜的，可能锁住浮色，也可能导致摩擦掉色）
• —— 防水整理后**手感会变硬**
• —— 防水剂与**其他助剂的相容性**要做小试
• **易去污（soil release）的矛盾需求**：
• —— 既要**拒污**（油污不进去）→ 需要疏水/疏油
• —— 又要**易洗**（沾了污能洗掉）→ 需要亲水（水洗时水能进入，把油污顶出来）
• —— 解决方案：**嵌段共聚物**（干态时氟链段朝外拒油；水洗时亲水链段朝外亲水）
• —— 这就是**易去污整理剂**的设计思路（AATCC 130）

相关词条

• 回潮率与含水率（term-moisture-regain）
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