接觸角表征醫(yī)用紡織品表面潤濕性試驗研究
表面潤濕性是醫(yī)用紡織品表面特性的重要表征項目,如防護服、手術(shù)衣、手術(shù)單、口罩等產(chǎn)品都涉及表面潤濕性測試和評價。文中通過配制不同表面張力的試液,分析不同表面張力試液對樣品接觸角測試結(jié)果的影響,同時研究采用接觸角表征醫(yī)用紡織品表面潤濕性的可行性。結(jié)果表明,不同表面張力的試液與接觸角測試結(jié)果有相關(guān)性,表面張力越小,接觸角越小,當表述醫(yī)用紡織品對于液體的接觸角是多少時,必須同時指明所使用的液體種類及表面張力;采用接觸角作為客觀量值,可以更加準確有效地評價醫(yī)用紡織品的表面潤濕性能,不受檢測人員操作和主觀評級因素的影響。
潤濕是一種流體取代界面上另一種流體的界面現(xiàn)象,通常是指液體從固體表面取代氣體的過程。表面潤濕性是醫(yī)用紡織品表面特性的重要表征項目之一,包括防護服、手術(shù)單、手術(shù)衣、手術(shù)洞巾、口罩等都會涉及到表面潤濕性的表征[1]。紡織品拒水整理一般通過在產(chǎn)品表面涂覆一層低表面能物質(zhì),或者通過使用拒水類纖維,使產(chǎn)品表面由高能表面變?yōu)榈湍鼙砻?,產(chǎn)品表面能越小,則拒水效果越好。
在織物表面疏水拒水開發(fā)研究方面,拒水拒油納米Si O2面料,分別使用沾水性能、拒油性能和接觸角這3種不同方法對面料測試表征,結(jié)果表明,接觸角法可作為評定納米技術(shù)處理服裝拒水拒油性能的有效測試方法。采用溶膠凝膠法制備了納米Si O2微粒,將其整理到棉織物表面,在織物表面構(gòu)建微納米級粗糙結(jié)構(gòu),用3種無氟疏水劑對織物進行修飾,使其具備超疏水性能,通過掃描電子顯微鏡、X射線衍射分析Si O2粒子晶體形態(tài)和整理前后棉織物的化學(xué)結(jié)構(gòu)及微觀形貌,并通過接觸角等評價織物疏水性能。
基于仿生超疏水理論,將溶膠凝膠法制得的納米二氧化硅粒子與陽離子聚電解質(zhì)聚烯丙基胺鹽酸鹽(PAH),通過靜電層自組裝作用交替沉積在棉織物表面,構(gòu)筑微細粗糙結(jié)構(gòu),隨后用低表面能物質(zhì)十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)進行修飾以實現(xiàn)超疏水效果。周楓等以溶膠凝膠法制備的納米Ti O2溶膠和十二烷基三甲氧基硅烷為原料,以具有縱向分裂結(jié)構(gòu)的米字形截面滌綸纖維織物為基材,通過低溫氧等離子體預(yù)處理、浸軋?zhí)幚砗透邷毓袒幚?,在織物纖維上構(gòu)筑了具有多級粗糙度結(jié)構(gòu)的超疏水表面,制備了具有高疏水耐久性和疏水自修復(fù)性的功能紡織品。
在表面潤濕性評價方面,目前多采用目光評級方法,如國家標準GB/T 4745—2012《紡織品防水性能的檢測和評價沾水法》、GB/T 24120—2009《紡織品抗乙醇水溶液性能的測定》和GB/T19977—2014《紡織品拒油性抗碳氫化合物試驗》等。GB/T 4745—2012標準用于測試蒸餾水或去離子水對紡織品的表面潤濕性能,是一種主觀評定方法;GB/T24120—2009標準通過配制不同質(zhì)量分數(shù)的乙醇溶液,用于測試紡織品表面抗乙醇性能,如明顯的球珠狀液滴、局部加深的半球狀液滴、芯吸、潤濕等,采用人眼主觀判定;GB/T 19977—2014標準則選取不同表面張力的一系列碳氫化合物標準試液滴加在試樣表面,觀察表面潤濕情況,采用拒油等級來表征樣品的拒油性,由人眼來觀察液滴的情況。綜合以上標準,目前均是使用試驗人員主觀評級方式。由于試驗人員試驗操作以及自身目光之間差異,可能導(dǎo)致測試結(jié)果差異。
不同液體有不同的表面張力,其對產(chǎn)品的潤濕能力也不同,對于醫(yī)用紡織品而言,常見的液體包括合成血液、水、不同濃度的乙醇溶液等。在醫(yī)藥行業(yè)標準YY 0469—2011《醫(yī)用外科口罩》中,在抗合成血液穿透性試驗中,合成血液由紅色染料、表面活性劑、增稠劑和蒸餾水組成,其表面張力和黏度可以代表血液,該合成血液、水、乙醇表面張力分別為(42.0±2.0) m N/m、72.0 m N/m、22.0m N/m左右,不同配比的水-乙醇混合溶液有不同的表面張力。
將1滴液體滴在固體表面上,液滴接觸試樣表面時,固體、液、氣體三相交點處的氣-液界面的切線和固-液交界線之間的夾角稱為接觸角。本試驗研究采用接觸角作為客觀量值表征醫(yī)用紡織品的表面潤濕性能,即將1個液滴滴在試樣表面上,液滴接觸試樣表面達到平衡時,固液氣三相交點處的氣液界面的切線與固液間交界線之間形成夾角。
將液體與試樣表面相互作用形成的接觸角大小作為衡量醫(yī)用紡織品表面潤濕性的指標,得到了可以量化的物理量來表征醫(yī)用紡織品的表面潤濕性能。液滴在醫(yī)用紡織品上的不同形態(tài)如圖1所示,其中接觸角小于90.0°,紡織品表面屬于親水表面,容易被潤濕;接觸角約等于90.0°,紡織品具有一定的拒水性;接觸角遠遠大于90.0°,紡織品表面屬于拒水表面,具有非常強的拒水效果。
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