防水性是指织物能够抵抗外部环境的雨、雪、露、霜等液态水透过的能力［14-15］。简单来说，液态水透过膜的方式主要分为两种：一种是水与膜材料接触后使膜材料润湿；另一种是在外力作用下，水从膜材料的孔隙进入膜的另一侧。
当外界的水与膜接触后，由于毛细管效应的作用，液态水将通过膜的孔隙传输到功能膜的表面及内部使得膜被润湿，这与功能膜表面的物理粗糙度和化学能密切相关，是一种自发的过程。通常把水的接触角小于90°的固体表面称为亲水表面，此时润湿自发进行，如图7-2（a）所示；水接触角大于90°称为疏水表面，液体不能润湿界面，此时液体不能进入毛细孔［16］，如图7-2（b）所示。防水作用与润湿作用恰恰相反，防水作用是使水不能润湿织物，仍然使之保持水珠状态在织物上滚动。所以，从润湿性的角度出发，织物若要具有防水性，其水接触角必须大于或等于90°，且疏水角（θ）越大，其防水性越好。实际生活中理想的光滑表面并不存在，织物的表面形貌十分复杂，存在着缝隙。因此，材料润湿性除了取决于液体、固体的表面能之外，还受到材料表面粗糙度的影响。为此，引入粗糙因子r：
图7-2 水在不同光滑固体表面的浸润情况：（a）亲水表面；（b）疏水表面
式中：θn为粗糙表面接触角，即表观接触角（°）；θ为本征接触角（°）；粗糙因子r定义为固体和液体接触面之间的真实表面积与几何光滑表面积的比值，因为通常r＞1，所以当θ＞90°，θn＞θ，即原本防水性好的织物，表面粗糙度越高，则防水性更好。
第二种情况是在一定的外界压力条件下，液态水直接通过功能膜的孔隙进到膜的内部［图7-3（a）］，这不仅与功能膜的表面能和表面粗糙度均有着密切的关系，还与外加压力、水滴的动能、孔径大小以及膜的孔隙率有关［3］。对纤维膜来讲，耐水压符合杨—拉普拉斯方程［17］：
式中：ΔP为接触角大于90°时，进入毛细管内的水受到液气界面张力形成的向外的附加张力（N）；γLG为液体与气体界面的表面张力（mN/m）；θadv为毛细管内壁与液体的前进接触角（°）；r为毛细管当量半径（μm）。
一般来说，纤维膜厚度的增加会导致纤维膜自身的孔径降低，从而提升了耐水压［18］。从图7-3（b）可以看出，实际耐水压与理论计算的耐水压值有一定偏差，但上述杨—拉普拉斯方程是基于规则的圆柱状毛细管模型提出的，而静电纺纤维的无规堆积使得纤维膜孔道形状呈现不规则特性，为此需对上述方程进行修正。由于耐水压的变化是由纤维膜的表面润湿特性和最大孔径（dmax）的协同作用导致，因此，通过将耐水压和cosθadv/dmax进行拟合［图7-3（c）］，根据拟合方程计算出斜率并将其作为孔道修正因子B［19］引入到杨—拉普拉斯方程中，修正后的杨—拉普拉斯方程如下：(www.xing528.com)
图7-3 （a）防水示意图；（b）不同厚度纤维膜的理论耐水压与实际耐水压曲线；（c）接触角、最大孔径与耐水压的关系曲线
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