拒水溶液性與抗水醇溶液檢測(cè)技術(shù)綜述

摘要
本文系統(tǒng)闡述了材料拒水溶液性與抗水醇溶液性能的檢測(cè)技術(shù)，涵蓋檢測(cè)方法原理、應(yīng)用范圍、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及儀器設(shè)備，為紡織品、醫(yī)用防護(hù)材料、產(chǎn)業(yè)用紡織品等領(lǐng)域的性能評(píng)估與質(zhì)量控制提供技術(shù)參考。

一、 檢測(cè)項(xiàng)目與方法原理

拒水溶液性指材料抵抗表面被水溶液濕潤(rùn)的能力；抗水醇溶液性則特指材料抵抗不同表面張力水醇溶液滲透的能力。主要檢測(cè)方法如下：

1. 噴淋法

   • 原理：將試樣固定于規(guī)定直徑的環(huán)狀?yuàn)A持器上，置于45°傾斜角。用規(guī)定體積的蒸餾水或去離子水通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)噴嘴在固定高度噴淋試樣表面。噴淋后，通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)樣照或測(cè)量試樣表面水珠狀態(tài)來(lái)評(píng)定其抗沾濕等級(jí)。

   • 關(guān)鍵參數(shù)：噴淋水量、噴淋時(shí)間、試樣傾斜角度、評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

   • 評(píng)級(jí)體系：通常采用1-5級(jí)（或0-5級(jí)）評(píng)定，5級(jí)表示表面沒(méi)有水珠或濕潤(rùn)，1級(jí)表示表面完全濕潤(rùn)。

2. 靜水壓法

   • 原理：在試樣的一側(cè)施加持續(xù)上升的水壓，直到水的第三處滲透到試樣表面為止。記錄此時(shí)的水壓值，用以表征材料抵抗液態(tài)水滲透的能力。

   • 關(guān)鍵參數(shù)：加壓速率（靜態(tài)或動(dòng)態(tài)）、試樣有效測(cè)試面積、終點(diǎn)判定（三處滲水）。

   • 數(shù)據(jù)表達(dá)：以水柱高度或壓力單位表示。

3. 接觸角測(cè)量法

   • 原理：通過(guò)光學(xué)儀器測(cè)量靜止液滴在材料表面形成的固-液-氣三相交界點(diǎn)處的切線夾角。接觸角越大，表明材料的拒液性越好。

   • 關(guān)鍵參數(shù)：液滴體積、液滴沉積速度、測(cè)量時(shí)間（靜態(tài)接觸角、前進(jìn)/后退接觸角）。

   • 應(yīng)用：該方法更側(cè)重于基礎(chǔ)表面性能研究，能精確量化材料的表面能。

4. 抗水醇溶液測(cè)試

   • 原理：該測(cè)試專門用于評(píng)估材料對(duì)表面張力較低液體的抵抗能力。通過(guò)配制一系列不同比例的水和異丙醇（或乙醇）的混合溶液，使其具有從高到低的表面張力。用標(biāo)準(zhǔn)液滴體積的測(cè)試液滴在試樣表面，觀察在一定時(shí)間內(nèi)（如30秒）是否發(fā)生潤(rùn)濕或滲透。

   • 關(guān)鍵參數(shù)：水醇溶液的濃度配比與對(duì)應(yīng)表面張力、液滴作用時(shí)間、終點(diǎn)判定（潤(rùn)濕與否）。

   • 評(píng)級(jí)體系：以能承受的高表面張力等級(jí)的溶液來(lái)表征其抗?jié)B透等級(jí)。

二、 檢測(cè)范圍與應(yīng)用領(lǐng)域

1. 常規(guī)服裝與家用紡織品：評(píng)估外套、運(yùn)動(dòng)服、帳篷、戶外遮陽(yáng)篷等產(chǎn)品的防雨、防潑水性能。

2. 醫(yī)用防護(hù)材料：檢測(cè)手術(shù)衣、隔離服等對(duì)血液、體液（可模擬為水醇溶液）的滲透阻力，是評(píng)價(jià)其屏障功能的關(guān)鍵指標(biāo)。

3. 產(chǎn)業(yè)用紡織品：用于過(guò)濾材料（拒水濾材）、土工布、車用內(nèi)飾（抗飲料潑灑）等功能性評(píng)估。

4. 涂層與層壓織物：驗(yàn)證經(jīng)過(guò)涂層、層壓等后整理工藝后產(chǎn)品的耐靜水壓及抗沾濕性能。

5. 無(wú)紡布與特種紙：評(píng)估其作為包裝材料或擦拭材料時(shí)的抗液體滲透能力。

三、 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)組織制定了相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，確保檢測(cè)結(jié)果的可靠性與可比性。

1. 標(biāo)準(zhǔn)

   • ISO 4920: 2012 《紡織品 - 抗表面濕潤(rùn)性的測(cè)定（噴淋試驗(yàn)）》

   • ISO 811: 2018 《紡織品 - 抗水滲透性的測(cè)定 - 靜水壓試驗(yàn)》

   • ISO 19465: 2017 《防護(hù)服 - 化學(xué)防護(hù)服材料抗液體滲透性的測(cè)定》

2. 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

   • AATCC 22: 2014 《防水性：噴淋試驗(yàn)》

   • AATCC 42: 2017 《防水性：沖擊滲透試驗(yàn)》

   • AATCC 193: 2020 《抗液態(tài)化學(xué)品性能：水醇溶液試驗(yàn)》

   • ASTM F903: 2018 《防護(hù)服用材料耐液體滲透性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》

3. 歐洲標(biāo)準(zhǔn)

   • EN 20811: 1992 《紡織品 - 抗水滲透性的測(cè)定（靜水壓試驗(yàn)）》

   • EN 14415: 2004 《土工布及其相關(guān)產(chǎn)品 - 靜態(tài)浸水試驗(yàn)》

4. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

   • GB/T 4745-2012 《紡織品 防水性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià) 沾水法》（等效于ISO 4920）

   • GB/T 4744-2013 《紡織品 防水性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià) 靜水壓法》（修改采用ISO 811）

   • GB 19082-2009 《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》（包含抗合成血液穿透性測(cè)試，其原理與抗水醇溶液測(cè)試類似）

   • FZ/T 01038-1994 《紡織品 防水性能 淋雨滲透性試驗(yàn)方法》

四、 檢測(cè)儀器與設(shè)備功能

1. 噴淋式拒水性能測(cè)試儀

   • 功能：用于執(zhí)行噴淋法測(cè)試。儀器通常包括一個(gè)固定容積的漏斗、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、試樣夾持器（可保持45°角）和支撐架。通過(guò)校準(zhǔn)，確保從噴嘴中心至試樣中心的高度為固定值，并能穩(wěn)定提供規(guī)定流量的噴淋水。

2. 織物靜水壓儀

   • 功能：用于測(cè)量織物的抗水滲透性。核心部件包括一個(gè)試樣夾持裝置（有效測(cè)試面積通常為100 cm²）、一個(gè)可提供穩(wěn)定或遞增水壓的系統(tǒng)（水泵或氣壓驅(qū)動(dòng)）、一個(gè)水位傳感器或壓力傳感器以及一個(gè)用于觀察滲透的照明裝置。儀器能精確控制加壓速率并自動(dòng)記錄滲透發(fā)生時(shí)的壓力值。

3. 接觸角測(cè)量?jī)x

   • 功能：用于精確測(cè)量液體在固體表面的接觸角。主要由高分辨率CCD相機(jī)、精密滴定系統(tǒng)、樣品臺(tái)和的圖像分析軟件組成。可進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量以及表面能計(jì)算。

4. 抗水醇溶液測(cè)試套件

   • 功能：用于抗水醇溶液等級(jí)測(cè)試。通常不是一個(gè)復(fù)雜的電子儀器，而是一套標(biāo)準(zhǔn)化的工具，包括：預(yù)先配制好或指導(dǎo)配制的一系列標(biāo)準(zhǔn)表面張力的水醇溶液、標(biāo)準(zhǔn)滴管或微量移液器、秒表以及用于觀察的黑色背景板。

結(jié)論

拒水溶液性與抗水醇溶液檢測(cè)是評(píng)價(jià)材料液態(tài)屏障功能的核心手段。選擇恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法（如噴淋法用于表面拒水，靜水壓法用于抗?jié)B透，水醇溶液法用于低表面張力液體）至關(guān)重要。檢測(cè)需嚴(yán)格遵循相應(yīng)的或標(biāo)準(zhǔn)，并借助可靠的檢測(cè)儀器，才能獲得客觀、可復(fù)現(xiàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，從而有效指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制和合規(guī)性認(rèn)證。隨著新材料和新應(yīng)用領(lǐng)域的出現(xiàn)，相關(guān)檢測(cè)技術(shù)也將持續(xù)發(fā)展與完善。