[发明专利]毛细液体对应的柔性材料孔径分布测定表征和叠加方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性毛细孔径分布的测定方法。

背景技术

常规的材料孔径测定方法主要有两种：真空吸附法和加压法。真空吸附法基于低温下高真空度下的惰性气体在多孔表面的吸附。其测量范围主要是微孔(0.35-2纳米)和介孔(2-50纳米)，最大可测定500纳米的大孔，但因受到该法原理及其测试条件制约100-500纳米范围内精度已经明显下降。由于与织物湿加工过程和穿衣的排汗过程密切相关的孔都在几个微米到几百微米间，这种方法不能测定故不适用。加压法主要是汞压法，尽管可以测定纳米级孔径，但此法的优势是测定微米级甚至毫米级的大孔。由于加压法都必须施加大的气体压力织物会严重变形。例如测定1微米孔就需要加约1000公斤/平方厘米的压力，即使100微米孔也需要大约10个大气压，织物早已严重变形，不再代表使用时的孔结构。织物的润湿性对于其湿加工和热湿舒适性都是至关重要的。作为两端开口、部分有序的毛细孔集合体，织物的润湿性通常与其毛细孔分布密切相关，因为无论是湿加工或者服用过程中，水分、有机溶剂及汗液的输运都主要是在毛细孔中进行，其中涉及的吸附、扩散、渗透、蒸发等过程都依赖于毛细孔的构造(形状、粗糙度、大小、分布等)。鉴于织物结构的复杂性，目前主要测量织物润湿性的方法都是在较毛细孔更大尺度上的度量，主要包括：毛细芯吸法、液滴法、沉降法等，由于没能与织物的毛细孔结构直接关联，制约了深入研究织物润湿行为的本质和进一步定量化测定。国内外虽然对孔尺寸进行了大量研究，但都是根据织物几何结构参数由公式计算织物毛细孔半径，或简化为平均孔径及最大、最小孔径的处理，难以满足定量表征种类纷繁的织物结构导致的润湿行为的差异，因为即使同种平均孔径的织物也可以对应许多种纱线密度、经纬密度和织造结构。

为解决这个问题，近五年来我们进行了一系列研究。此前齐宏进、狄剑锋等先后申请了有关发明专利，包括‘采用质量分级法对柔性多孔体系毛细孔径分布的测定方法’(专利申请号：100910194353.9)，标题为‘在线电量分级法测定柔性孔材料孔径分布的装置和方法’(专利申请号：201010513361.8)和标题为用于织物孔径测定的级分梯度浸湿和残液合并标示剪取法’(专利申请号：201110054845.5)，是基于单一液体毛细渗透达到平衡时进行测定的柔性材料孔径分布数据。由于湿加工(上浆、退浆、煮炼、染色、涂层和后整理)过程经常使用各种化学助剂和染化料使液体对材料的润湿性能发生改变，接触角在较大范围内变化。另一方面，人们在穿衣时排出的汗液，也是胆甾醇、氯化钠以及其他成分的水溶液，改变了液体的润湿性能。我们的研究发现，不同液体由于其接触角不同，液体并不能进入该材料的全部孔范围内(这种孔是指在空气中材料的空隙)，只能进入其中的一部分孔隙。液体润湿性越好，进入的范围越大。此前没有人提出过同一材料由于毛细渗透液体不同导致的与润湿过程直接相关的孔径分布显著差异的现象，也没见对应不同液体的同一材料孔径分布的测定方法和数据，也没有人提出必须根据柔性材料使用环境中的液体，测定对应的孔径分布数据，而不是简单的用水或气体中测定孔结构数据代替它们。因此，必须根据不同的液体，提供织物和其他柔性孔材料对控制加工参数最为直接有效的孔径分布数据，也必须提供对人体排汗最为直接有效的孔径分布数据，这样才能更为精细和定量地控制上述过程。本发明就是提出测定这类孔径分布的方法。

另一方面，狄剑锋、齐宏进等提出的质量分级法，由于级分剪取操作的限制，不能无限缩小其宽度，因而孔径数据较粗糙。特别是由于级分高度与半径的反比关系导致较大孔径区域数据跨度更大、更为粗糙。在线电测法虽然理论上可以无限缩小各个级分高度的间距，但由于织物一类柔性孔材料纱线和纤维间空隙分布不均，探头接触部位和接触压力只能在一定程度上保持稳定，间距越大带来的数据波动就越大。而且，对于导电性差的液体又不能使用电测法。所以，本发明人提出利用不同液体测定孔径分布数据并将其叠加表征该材料孔径分布的方法，可以得到更为完整和精细的该材料的孔径分布图。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种毛细液体对应的柔性材料孔径分布测定方法和孔径分布数据和图形叠加方法，用来针对性表征不同液体渗透时的材料孔结构特征；叠加图能得到更精细、更均匀的孔径分布数据。二者能进一步满足柔性孔材料湿加工和服用性能的定量测定和精细控制，

本发明是通过如下技术方案实现的。