ISOTS 108182023 纳米技术-含有纳米材料和纳米结构的纺织品-超疏水特性和耐久性评估标准立项发展报告

纳米技术——含有纳米材料和纳米结构的纺织品——超疏水特性和耐久性评估标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Nanotechnologies—Textilescontainingnanomaterialsandnanostructures—Superhydrophobiccharacteristicsanddurabilityassessment摘要随着纳米技术在功能纺织品领域的深度应用，超疏水纺织品因其优异的防水、自清洁、防污等性能，在户外装备、医用防护、国防军工及日常穿着等领域展现出广阔的应用前景。然而，由于缺乏统一的超疏水特性和耐久性评估标准，不同实验室的测试结果可比性差，产品性能宣称缺乏权威依据，严重制约了该领域的技术进步和产业规范化发展。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2023年8月4日正式发布ISO/TS10818:2023《纳米技术——含有纳米材料和纳米结构的纺织品——超疏水特性和耐久性评估》。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及产业应用价值，重点阐述了标准中规定的超疏水特性测量方法体系、耐久性评估方案及其对纺织品纳米技术标准化体系的完善作用。报告指出，该标准的发布填补了国际范围内超疏水纺织品性能评估标准的空白，为全球纳米纺织品产业的健康发展提供了统一的技术依据，对推动我国纺织品纳米技术标准化工作与国际接轨具有重要的参考价值和指导意义。关键词：纳米技术；纺织品；超疏水特性；耐久性评估；国际标准；ISO/TS10818；标准化Keywords:Nanotechnologies;Textiles;Superhydrophobiccharacteristics;Durabilityassessment;Internationalstandard;ISO/TS10818;Standardization一、引言1.1研究背景超疏水现象源于自然界的"荷叶效应"，即水滴在固体表面呈近似球状、接触角大于150°且滚动角小于10°的特殊润湿状态。受此启发，科研人员通过构筑微纳复合粗糙结构并结合低表面能物质修饰，在纺织品纤维表面实现了超疏水性能的稳定赋予。近年来，随着静电纺丝、等离子体刻蚀、溶胶-凝胶、化学气相沉积等纳米制备技术的日趋成熟，超疏水纺织品已从实验室研究走向规模化生产和商业化应用。然而，必须正视的是，超疏水纺织品的发展面临一个关键瓶颈——标准缺失。具体而言，不同研究机构和生产企业采用的接触角测量方法（如座滴法、悬滴法）、液滴体积（通常为3～10μL）、测试环境条件（温度、湿度）以及耐久性考核方式（水洗次数、摩擦循环次数、紫外老化时长等）各不相同，导致同一产品在不同实验室的测试结果可能差异显著。这种现象不仅造成了市场和学术界对超疏水性能"宣称"与"实测"之间的信任危机，也使得产品质量监管和国际贸易中的技术仲裁缺乏依据。1.2标准化需求分析从产业实践来看，标准化需求的迫切性主要体现在以下三个层面：第一，性能评价的科学性需求。超疏水性能并非单一指标可以全面表征，它涉及静态接触角、滚动角、接触角滞后等多个参数，且不同应用场景（如防水透气纺织品、自清洁面料、油水分离材料）对性能侧重点的考量各有不同。唯有建立多维度的标准化测量体系，方能为产品研发提供科学指引。第二，耐久性验证的规范性需求。纺织品在实际穿着和洗涤过程中不可避免地承受机械磨损、化学清洗和环境老化作用，超疏水性能如何衰减、何时失效，直接关系到产品的使用寿命和消费者权益保障。但当前各企业耐久性测试方法五花八门，亟需统一规范。第三，国际贸易的互认性需求。在全球纺织品贸易格局中，技术标准已成为重要的贸易规则组成部分。我国作为全球最大的纺织品生产国和出口国，参与ISO超疏水纺织品标准的制定，既有助于将国内优势技术和实践经验推广为国际共识，也有助于破除潜在的贸易技术壁垒。二、标准编制历程2.1立项背景与提案过程ISO/TS10818的制定工作起源于ISO/TC229（纳米技术委员会）框架内对纳米材料功能纺织品标准化需求的深入讨论。2018年前后，多个成员国在TC229年会上相继提出，纳米技术在纺织品中的应用已进入产业化阶段，但相应的性能评价标准明显滞后，尤其是在超疏水这一热门功能领域，尚不存在任何ISO层面的技术规范。经过充分协商，ISO/TC229决定成立专门工作组（WG），由中国、韩国、日本、德国等国的专家共同参与，启动该技术规范的制定程序。2.2主要起草阶段从项目立项（NewWorkItemProposal,NWIP）到最终发布，ISO/TS10818历经了完整的ISO技术规范制定流程，包括工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）等关键阶段。各阶段中，工作组成员围绕以下核心议题展开了深入研究与技术辩论：-术语和定义的一致性：如何界定"超疏水纺织品""纳米结构涂层"等关键术语，使之与ISO/TS80004（纳米技术词汇系列标准）保持体系一致性；-测试方法的选择与验证：基于ISO19403（接触角测量）和AATCCTestMethod22（喷淋试验）等既有方法基础，确定适用于纺织品基材的接触角和滚动角测量条件；-耐久性考核方案的设定：综合考虑家庭洗涤（参照ISO6330）、干洗、摩擦（参照ISO12947或ISO105-X12）和光老化等因素，设计分级考核方案；-样品制备与状态调节：明确规定样品的裁剪方式、调湿处理条件和测量环境要求，最大限度地减少因操作差异引入的系统误差。2.3标准发布经过多轮国际间的意见征集和技术修订，ISO/TS10818:2023于2023年8月4日正式发布。作为技术规范（TechnicalSpecification,TS）类文件，该标准反映了国际社会对本领域技术共识的阶段性成果，并预期在积累更多应用实践数据后，适时转化为完整的国际标准（IS）。三、标准主要内容与技术解析3.1适用范围ISO/TS10818:2023适用于含有纳米材料或纳米结构涂层（包括但不限于纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纳米管、纳米聚合物颗粒等）的纺织品，涵盖机织物、针织物和非织造布等主要纺织品形式。标准关注的是纺织品表面超疏水特性的初始性能评价和耐久性评价两个方面。3.2超疏水特性测量方法体系标准围绕超疏水特性的表征建立了多参数测量方法体系，具体包括以下几个方面：（1）静态水接触角测量。采用座滴法在纺织品表面测量静态水接触角，要求测试液滴体积为5μL（允许范围为3～10μL），测试环境温度为(23±2)℃、相对湿度为(50±10)%RH。考虑到纺织品的表面粗糙度和织造结构特点，标准建议在至少5个不同位置进行测量，取算术平均值作为最终结果，并记录最大值和最小值以反映均匀性。（2）滚动角测量。将纺织品样品固定于倾斜台上，缓慢增加倾斜角度直至水滴（10μL）开始滚动，记录此时的倾斜角为滚动角。该参数直接反映水滴在表面的动态行为，是超疏水性能（尤其自清洁效果）的重要判据。（3）接触角滞后。采用增减液滴体积法测量前进角和后退角，二者之差即接触角滞后。较低的接触角滞后（通常小于10°）意味着水滴极易从表面滑落，是评价超疏水表面质量的关键指标之一。（4）喷淋试验评价。参照ISO4920/AATCC22标准的喷淋法，对纺织品表面施加定量喷淋水流，观察水在表面的铺展和渗透情况，按标准图谱进行分级评价（0～5级），以弥补单一接触角指标在评价大面积表面均匀性方面的不足。3.3耐久性评估方案耐久性评估是ISO/TS10818的核心特色之一，标准系统规定了以下耐久性考核维度：（1）耐水洗性能。参照ISO6330规定的洗涤程序（建议使用4N程序，即40℃、洗涤时间15分钟），规定连续洗涤循环次数（如5次、10次、20次），每次洗涤后按照3.2节的方法重新评估超疏水性能。标准给出了性能保留率的计算方法，即洗涤后接触角与初始接触角的比值，并提供了分级评价建议。（2）耐摩擦性能。采用平磨或往复摩擦方式（参照ISO12947或ISO105-X12），在规定的负载（通常为9kPa或12kPa）和摩擦次数条件下进行考核，考察机械磨损对超疏水涂层的破坏程度。（3）耐化学洗涤剂性能。模拟实际使用中含表面活性剂洗涤液对超疏水涂层化学稳定性的影响，要求使用标准洗涤剂（如ECE标准洗涤剂）按照规定的浓度和温度进行浸泡或洗涤处理。（4）耐光老化性能。参照ISO105-B02或GB/T8427规定的氙灯老化方法，评估紫外线辐照对超疏水性能的影响。对于户外用途的超疏水纺织品，该项指标具有特别重要的参考意义。（5）综合耐久性评价。标准建议根据产品的目标应用场景，选择上述考核项的组合，形成综合耐久性评价方案，并给出了结果报告的推荐模板，要求记录初始性能、各阶段老化后性能以及性能衰减曲线，为产品寿命预测提供数据基础。3.4试验报告要求标准对试验报告的内容提出了明确要求，包括样品信息（材料组成、纳米涂层类型、单位面积质量等）、预处理条件、测量环境参数、所用仪器设备信息、原始测量数据及统计处理结果、性能保留率等。这一规定旨在实现全流程的可追溯性，确保不同实验室测试结果的可比性。四、参与制定的主要单位介绍4.1中国主导力量——国家纳米科学中心在ISO/TS10818:2023的制定过程中，中国专家发挥了重要的主导和推动作用，其中最具代表性的是国家纳米科学中心（NationalCenterforNanoscienceandTechnology,NCNST）的突出贡献。国家纳米科学中心成立于2003年，是由中国科学院和教育部联合共建的国家级纳米科技研究机构，长期承担纳米科技领域的战略研究、应用开发和标准化工作。中心设有纳米标准研究室，是中国纳米技术标准化委员会（SAC/TC279）的核心技术支撑单位之一，在纳米材料术语、表征方法和安全性评价等领域积累了丰富的研究经验和标准制定实践。在ISO/TS10818的编制过程中，国家纳米科学中心联合国内多家高校和企业，系统开展了以下关键技术研究工作：-超疏水纺织品制备与表征的标准化预研：中心团队在大量实验基础上，系统考察了不同纳米涂层类型（溶胶-凝胶法二氧化硅涂层、氟化聚合物纳米颗粒涂层等）对纺织品超疏水性能的影响规律，提出了适用于纺织品基材的接触角测量条件优化方案，为标准中测试参数的设定提供了关键的实验数据支撑。-实验室间的比对验证研究：为验证标准草案中测试方法的精密度和重现性，中心组织国内多家实验室开展了循环比对试验，对不同实验室间接触角测量结果的偏差来源进行了深入分析，推动了标准中样品状态调节和测量操作规程的完善。-国际协调与联络工作：作为ISO/TC229中国对口单位的核心成员，国家纳米科学中心专家在历次国际会议中积极提交中国方案和实验数据，并就关键技术条款与韩国、日本、德国等国专家进行了充分的沟通与协调，为最终达成国际共识作出了重要贡献。-国内宣贯与推广：标准发布后，中心依托全国纳米技术标准化技术委员会平台，面向国内纺织企业和检测机构组织标准宣贯培训，为ISO/TS10818在中国的落地应用奠定了基础。4.2其他主要参与力量除国家纳米科学中心外，该标准的制定还汇集了多国专家智慧和产业界的实践经验，主要参与方包括：-国际方面：韩国技术和标准局（KATS）专家在纳米结构表征方法方面提出了多项建设性意见；德国标准化协会（DIN）专家在耐久性评估方法设计上贡献了纺织测试领域的丰富经验；日本产业技术综合研究所（AIST）在纳米材料安全性评价方面提供了技术输入。-国内方面：东华大学纺织学院在纺织品结构与性能关系的基础研究方面提供了理论支撑；纺织工业标准化研究所参与了试验方法的技术验证；多家国内知名功能性纺织品企业（如探路者、安踏等）在应用验证阶段提供了工业化产品测试反馈，对标准适用性的完善发挥了积极作用。五、标准实施的意义与应用展望5.1对产业发展的规范作用ISO/TS10818:2023的发布实施，为全球超疏水纺织品市场建立了一套统一、可比的性能评价语言。对企业而言，该标准为产品研发和质量控制提供了明确的技术指标框架，有助于缩短新产品的开发周期、降低试错成本；对检测机构而言，标准的实施提高了检测结果的一致性和公信力，减少了因方法差异导致的争议；对消费者而言，标准的应用带来了更可信的产品性能信息，有助于理性选购和正确使用。5.2对国际贸易的促进作用在当前的国际贸易格局下，技术标准已成为产品质量和市场准入的核心要素之一。ISO/TS10818的发布为超疏水纺织品的国际贸易提供了公认的技术评价依据，有助于减少因各国标准差异造成的重复检测和认证成本，促进全球市场的一体化发展。对于以出口为导向的我国纺织品企业而言，尽早掌握并落实该标准的技术要求，是提升国际竞争力、规避贸易风险的重要举措。5.3对纳米技术标准化体系的完善ISO/TS10818是ISO/TC229框架下首个针对纺织品中纳米材料功能特性的评价标准，填补了纳米技术标准化体系中"纳米材料—功能纺织品"应用领域的空白。该标准的发布不仅推动了纳米技术在纺织品领域应用的规范化和健康化，也为后续开展其他功能纺织品纳米技术标准（如抗菌、抗紫外、阻燃等）的制定奠定了方法论基础和经验参考。六、结论与展望ISO/TS10818:2023作为国际标准化组织在纳米技术纺织品领域的重要技术规范，系统解决了超疏水纺织品性能评价方法不统一、耐久性考核方案缺乏规范等制约产业发展的关键问题。该标准的发布是国际标准化合作的又一成功范例，充分体现了产、学、研、用各方协同推进技术标准化的有效性。参考文献[1]ISO/TS10818:2023,Nanotechnologies—Textilescontainingnanomaterialsandnanostructures—Superhydrophobiccharacteristicsanddurabilityassessment.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO/TS80004-1:2015,Nanotechnologies—Vocabulary—