1前言
连日的降水，雨伞成了出门必带之物。在路上，时常看到有些人的雨伞，当雨滴落时，雨珠仿佛荷叶上的水珠似的，这样的伞一甩就干。这种材料究竟有什么神奇之处？这引起了我极大的兴趣，因此决定查资料解答心中疑问。查得的资料很快让我知道，这称之为荷叶效应。 2荷叶效应原理
荷叶叶面具有极强的疏水性，洒在叶面上的水会自动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净，这就是著名的“荷叶自洁效应”。荷叶的表面具有双微观结构：一方面是由细胞组成的乳瘤形成的表面微观结构；另一方面是由表面蜡晶体形成的毛茸纳米结构。乳瘤的直径为5～l 5μm，高度为1～20μm。荷叶效应的秘密主要在于它的微观结构和纳米结构，而不在于它的化学成分。在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。在超高分辨率显微镜下可以清晰地看到，荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”，它上面长满绒毛，在“山包”顶又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶(减温减压装置撬装重心如图1所示)。在“山包”间的凹陷部分充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄(只有纳米级厚)的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触。雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这就是“荷叶效应”能自洁叶面的奥妙所在。
2.2用润湿理论分析荷叶效应
2.2.1接触角的定义
当滴液体滴在某一固体表面上时，有可能会出现如下情况：
(1)液体完全铺展在固体表面，形成一层水膜，在这种情况下，液体完全润湿固体。如图2（a）所示。
(2)液体有可能成水滴状。在这种情况下，由固体表面和液体边缘切线形成一个夹角θ，称为接触角。当Oº<θ<90º时，如刚2(b)所示，液体部分湿润固体；当90º塑料口罩<θ<180º，如图2(c)所示，液体不润湿固体。接触角越大，拒水自洁的能力就越强。在自然界中，接触角等于Oº和180º的情况都是不存在的。
3拒水整理
3.1拒水整理剂
为了降低纤维临界表面张力，达到拒水的目的，可以用拒水整理剂对非织造基材进行处理。常用的拒水整理剂有以下几类。
3.1.1金属络合物
常使用含长链脂肪酸的金属络合物，有铬络合物和铝络合物等。非织造布经络合物处理后，经过烘焙，络合物发生聚合，同时与纤维表面的-OH、-C00H、电涌耐受能力-CONH2或-S03H基团反应形成共价键。络合物无机部分与纤维表面键合，有机疏水部分远离纤维表面，呈垂直排列。达到了拒水的目的。
3.1.2有机硅
常用的是线型聚硅氧烷，其结构如下：
取代基R为甲基。用聚二甲基硅氧烷对材料进行整理后，在基材表面形成一层薄膜，其中氧原子指向纤维表面，甲基远离纤维表面．赋予了材料的拒水性能。
3.1.3含氟聚合物
含氟聚合物的拒水性能取决于分子中含氟链段的结构。经过处理后的非织造布表面张力低于油的表面张力，不仅具有拒水性，还具有拒油性。各类拒水整理剂的整理效果比较如下表。
各类拒水整理剂的特性
拒水整理剂 | 拒水性 | 拒油性 | 耐久性 | 柔软性 |
石蜡类 | 较好 | 不好 | 不好 | 最好 |
砒啶类 | 较好 | 不好 | 简易车棚玻璃框架 不好 | 不好 |
有机硅类 | 最好 | 不好 | 一般 | 最好 |
含氟树脂类 | 最好 | 最好 | 较好 | 一般 | 缘114
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3.2拒水整理
在拒水整理工艺过程中，需要考虑纤维特性、整理液的性质及烘焙温度、时间等工艺参数。用有机硅和有机氟聚合物乳液对非织造基材进行后整理，是将乳液覆盖于纤维表面，在纤维和乳液粒子带相反电荷的情况下，两者容易接触、吸附，否则，接触吸附困难且均匀性不佳，难以达到所需的整理效果。其次，溶液中的pH值会影响纤维表面的电势电位和乳液本身的稳定性。当用有机硅进行整理的时候，乳液控制在弱酸性，提高乳液的稳定性。
一般的整理工艺流程为：
配制整理工作液→非织造布经过整理液处理→烘干→焙烘→拒水材料。根据整理效果的耐久性，可分为耐久型拒水整理和不耐久型拒水整理两类：
（1）铝皂法：属不耐久性整理，但成本低。加工方便。
①一浴法
配制乳液(醋酸铝+石蜡肥皂乳液) →浸轧(209／L，pH=5，室温或者55"(3～70℃) →烘干
②二浴法
配制乳液→浸轧→烘干→浸轧(醋酸铝溶液) →烘干
(2)耐久性拒水整理
①防水剂AE：硬脂酸与氨基树脂初缩体反应产物与石蜡乳液的混合物，羟甲醚可与纤维素反应或者自身缩聚。浸轧(pH=4．5—5．5) →烘干→焙烘→皂洗一水洗一烘干
②有机硅：新型防水用剂一般为线型聚硅氧烷。拒水效果好、耐久的柔软剂可改善撕破强力，加工时溶于有机溶剂中或者制成乳液。
4荷叶效应在拒水材料中的应用举例
4.1叶效应乳胶漆的开发
德国STO上市公司下属ISPO公司，根据荷叶效应机理和硅树脂外墙涂料的实际应用结果，经过3年研究工作，成功地把荷叶效应移植到外墙乳胶漆中，开发了微结构有机硅乳胶漆，即荷叶效应乳胶漆⋯。这种荷叶效应乳胶漆采用具有持久憎水性的少乳化剂有机硅乳液等
一些专门物质，并形成一个纳米级显微结构，从而使其涂膜具有类似荷花叶子的表面结构，达到拒水保洁功能。
4.2仿荷叶结构的玻璃
“仿荷叶玻璃”这项技术主要是基于自组织软涂层，在工业生产中也被称之为涂层玻璃。此类玻璃最为显著的特点是具有超强的拒水性和自清洁能力，同时物理化学稳定性也非常好。涂层玻璃上的涂层应当是不透光、无、透明的，自组织软涂层具有与荷叶叶面极为近似的成分，具体包括功能性涂料、微粒、粘合剂以及运输媒质等等。由于此类玻璃易于清洗而且干的速度较快，从而使其具有非常广泛的应用性，如可用于建筑玻璃屋顶、汽车的前玻璃窗等等，同时还能应用于环境工程和能量等领域当中。
4.3仿荷叶结构的织物
据有关文献资料显示，已经有成功利用各种不同的表面处理技术形成聚合物和无机物超拒水表面。将这种具有超拒水和自清洁的“荷叶纤维”应用于纺织工业当中，能够为其带来巨大的经济效益。当水在这样的表面上通过时，会自然而然地产生出一个自清洁的过程。荷
叶纤维和仿荷叶结构的物质能够显著提高大部分标准纺织品的性能。例如，通过拒水纤维与仿荷叶结构相结合能够制造出快速去湿、迅速干燥的纺织品。
4.4憎水性涂料在输电线路防冰中应用
化学涂料防冰方法是通过在输电线路导(地)线、杆塔结构或绝缘子等．卜覆涂具有憎水性能涂料，降低冰与衬垫表面的附着力，虽／1i能防止冰的形成，但可使冻雨或雪等在冻结或粘结到导线或绝缘子之前就可以在自然力，如风或导线及绝缘子摆动时的力的作用下即能滑落，或者使冰或雪在导线或绝缘子的附着力明显降低，同样可以达到防止覆冰、减少线路出现冰害事故的目的。
到目前为止，世界上还没有一种可以阻止冰的形成的涂料，只能最大限度的减少冰与衬底之间的结合力，使其易于脱落和除掉，若能借助其他方法，如风力、振动、余热等，则会得到更好的效果。
5总结
拒水材料在我国还处于起步阶段，还需加强这方面的研究，不断改进纳米拒水材料，使其
应用领域不断开拓，必能使其发挥更大的作用。
