第三章低溫等離子體在染整加工中的應(yīng)用

低溫等離子體在

染整加工中的應(yīng)用本章主要內(nèi)容：

一、等離子體概述二、低溫等離子體的產(chǎn)生和性質(zhì)三、低溫等離子體對(duì)高分子材料的表面作用四、低溫等離子體在紡織染整加工中的應(yīng)用

一、等離子體概述

1．什么是等離子體？

物質(zhì)有三態(tài)，溫度升高，固體變成液體，液體變成氣體；繼續(xù)對(duì)氣體施加能量，其中各種粒子的熱運(yùn)動(dòng)越來(lái)越激烈，最終會(huì)發(fā)生分子的裂解、原子的電離，氣體中的部分分子和原子變成帶正電荷的離子，電子則脫離原子呈自由狀態(tài)，此時(shí)的氣體由電子、中子、動(dòng)態(tài)的離子、各種能量狀態(tài)的原子、自由基、分子和光量子等組成，是不同于三態(tài)的第四種狀態(tài)。由于體系中正負(fù)電荷的總量相等，故稱為等離子體。電離的氣體，外觀和氣體相似，但性質(zhì)發(fā)生了根本的變化，氣體中只要有千分之一的分子發(fā)生電離，則氣體的行為由離子和電子之間的庫(kù)侖力決定，中性粒子之間的作用力退居其次，電離的氣體是一種導(dǎo)電能力很強(qiáng)的流體。等離子體就是氣體電離以后，體系中含有各種各樣顆粒，包括：Adynamicmixofions動(dòng)態(tài)的離子混合體；Electrons電子；Neutrons中子；Photons光子；Freeradicals自由基Meta-stableexcitedspecies亞穩(wěn)的激發(fā)態(tài)粒子Molecular分子2、等離子體技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)/優(yōu)勢(shì)精確性；

安全性；

廣泛性/多功能性；

環(huán)保性

等離子體表面改性是一項(xiàng)高新技術(shù),它是一種以物理手段處理纖維達(dá)到化學(xué)處理效果的方法。

等離子體表面改性是干態(tài)處理,節(jié)能節(jié)水、清潔高效、操作簡(jiǎn)單且易控制、環(huán)境污染小。經(jīng)過(guò)該方法處理的織物僅涉及纖維的表面,不破壞纖維自身的性質(zhì),使纖維表面特性得以改變而達(dá)到理想的應(yīng)用效果。這樣既可保持織物原有優(yōu)點(diǎn),又可賦予其新特性或消除某些缺點(diǎn)。因此,等離子技術(shù)符合可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的要求,正越來(lái)越受重視。二、低溫等離子體的產(chǎn)生和性質(zhì)

根據(jù)等離子體中電子、離子和其他中性粒子的相對(duì)溫度，可以將等離子體分成兩類(lèi)：熱等離子體—平衡等離子體冷等離子體—非平衡等離子體1、什么是低溫等離子體？

熱等離子體：是指氣體在壓力較高的狀態(tài)下進(jìn)行放電，使得電子、離子、激發(fā)分子等粒子相互磁撞的幾率增大，廣泛而劇烈的磁撞，使得粒子間的能量進(jìn)行了相互轉(zhuǎn)換和平均，各種粒子之間的能量幾乎在平衡狀態(tài)，導(dǎo)致等離子體溫度可達(dá)幾千度以上，故稱熱等離子體。低溫等離子體：是指在很低的氣體壓力下進(jìn)行放電，使得等離子體粒子相互磁撞的幾率很小，各粒子間能量不能均勻轉(zhuǎn)換、傳遞，處于能量不平衡狀態(tài)，因而導(dǎo)致形成了隨著氣體壓力的降低，電子溫度很高，而氣體整體溫度下降的低溫不平衡狀態(tài)。通常溫度低于100℃。

在工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用的都是非平衡低溫等離子體，雖然它的電子具有很高的溫度，但較大的粒子如分子、原子、離子的溫度卻較低，宏觀上，整個(gè)體系處于低溫狀態(tài)。2、低溫等離子體的產(chǎn)生什么情況下可以得到熱等離子體(thermalplasmas)，什么時(shí)候得到低溫等離子體(Non-thermalplasma)？取決于電離程度：Plasmaissometimesreferredtoasbeing:“hot”ifitisnearlyfullyionized,or“cold”ifonlyasmallfraction,(forexample1%),oftheasmoleculesareionized

等離子體的發(fā)生方式光、X射線、Y射線照射：電離所需要的能量由光、x射線、Y射線提供。放電：通過(guò)從直流到微波的所有頻率帶的放電可以產(chǎn)生各種不同的電離狀態(tài)。

直流輝光放電、高頻輝光放電、微波放電燃燒：是通過(guò)燃燒使氣體發(fā)生熱電離的方法。火焰中的高能粒子相互碰撞發(fā)生電離稱之為熱電離。特定的熱化學(xué)反應(yīng)所放出的能量也能引起電離。低溫等離子的產(chǎn)生方法：電暈放電（低頻放電）：

電暈放電是在大氣壓條件下產(chǎn)生的弱電流放電。對(duì)兩個(gè)電極施加高電壓，兩極間產(chǎn)生電火花被絕緣體阻斷，絕緣板安裝在被處理材料下面，電子在通往被處理材料途中與空氣分子猛烈撞擊，受到電子沖擊的氣體分子很容易發(fā)生解離，生成各種活性因子，即等離子體。

以空氣中氧氣為例，可能發(fā)生的反應(yīng)為：電暈放電產(chǎn)生的等離子體包括：電子、離子、自由基、激發(fā)分子和未反應(yīng)的分子，空氣為介質(zhì)，還含有臭氧和三氧化二氮等，與纖維表面作用，不僅產(chǎn)生自由基，還對(duì)纖維材料產(chǎn)生氧化改性，增加極性基團(tuán)。

電暈放電的范圍小、能量低且不均勻,故通常僅局限于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。輝光放電（高頻放電）：輝光放電是產(chǎn)生等離子體的另一種方法，比電暈放電電場(chǎng)強(qiáng)度高，壓力比大氣壓低，氣體粒子間碰撞的機(jī)會(huì)少，活性因子滲透性比電暈放電好，被處理材料表面改性更強(qiáng)烈。輝光放電產(chǎn)生等離子體的過(guò)程：（1）分子（XY）與低能電子間的碰撞，形成離子：（2）氣體分子被高能電子分裂：（3）中性氣體分子與極高能量的電子碰撞，從中性分子中分出其他電子：（4）在放電期間由輻射形成單或多原子自由基：影響輝光放電處理效果的因素：真空度或氣壓

氣體種類(lèi)

被處理物體的性能1）真空度或氣壓的影響：

真空度低，處理室保存的氣體分子多，飛行中的電子能量損耗多，達(dá)到被處理物體表面的電子能量低，改性效果差，真空度過(guò)高，氣體分子少，產(chǎn)生的活性粒子少，改性效果也差。2）氣體種類(lèi)

氣體分為兩類(lèi)：非反應(yīng)性氣體（如氬氣、氦氣）和反應(yīng)性氣體（如氮?dú)狻⒀鯕獾龋?/p>

非反應(yīng)性氣體的等離子體的活性粒子一般不和被處理材料反應(yīng)，但它們可以使被處理材料分子中形成自由基，帶自由基的被處理物與空氣接觸時(shí)，和氧或氮分子反應(yīng)，表面引入氧或氮原子。

反應(yīng)性氣體處理，反應(yīng)性氣體的活性粒子可直接和被處理物表面分子發(fā)生反應(yīng)，形成新的結(jié)合和改性，如，氮等離子體處理，除在織物表面產(chǎn)生自由基和含氧基團(tuán)外，氮分子直接和被處理物反應(yīng)，形成含氮基團(tuán)-NH2?；鶊F(tuán)種類(lèi)基團(tuán)數(shù)（相對(duì)于CH2)PEPE-ArPE-N2-NH209.5x10-341x10-3-COOH015x10-35.6x10-3-COOH+-OH3x10-328x10-3-羰基1.2x10-35.6x10-313x10-3碳碳雙鍵020x10-38.9x10-3用氬氣和氮?dú)獾入x子體處理后PE表面基團(tuán)數(shù)目3）被處理物體的性能

用Ar

等離子體處理，聚合物表面引入含氧和含氮基團(tuán)；

用N2等離子體處理，引入含氮和含氧基團(tuán)，但含氧基團(tuán)數(shù)量比Ar等離子體處理少；

若聚合物中存在氧和氮（聚酰胺），等離子體處理引入氧和氮相對(duì)較少，若只含氮或氧其中一種的高聚物，引入另一種原子數(shù)量就相當(dāng)困難。3、低溫等離子體的特點(diǎn)

電中性等離子體中的電子和離子的電荷總數(shù)相等，整體表現(xiàn)為電中性/準(zhǔn)電中性（Quasi-neutrality）粒子的相互作用等離子體中各種粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生碰撞，彈性碰撞能改變粒子的運(yùn)動(dòng)速度，非彈性碰撞則會(huì)導(dǎo)致激發(fā)、電離、復(fù)合、電荷交換、電子附著以及核反應(yīng)等，產(chǎn)生新的粒子和光子。

輻射

等離子體都是發(fā)光的，包括可見(jiàn)光、紫外光、X射線等，等離子體發(fā)出這些電磁波的過(guò)程稱為等離子體輻射。

等離子體中的大量帶電粒子以各種形式運(yùn)動(dòng)著，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度和狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，伴隨有能量的變化而產(chǎn)生輻射了，這種輻射過(guò)程是復(fù)雜多樣的。4、等離子體的表征參數(shù)自由路程meanfreepath——表示粒子在二次連續(xù)碰撞之間所經(jīng)過(guò)的距離；德拜長(zhǎng)度debye

length(λD)——介于帶電粒子與四周屏蔽之間的距離；等離子參數(shù)(plasmaparameter(ND)——在德拜球體中的電子數(shù)量；等離子體頻率plasmafrequency(ωpe)——電子在等離子電磁場(chǎng)中的振動(dòng)頻率。5、低溫等離子體對(duì)高聚物作用的特性它是電中性的，宏觀低溫的，利于應(yīng)用；它是作用精確地限于淺表面，不損傷高分子化合物主體；它的粒子作用復(fù)雜，能產(chǎn)生豐富的效果；它的活性因子的能量恰好高于有機(jī)化合物的鍵能，能夠引發(fā)分子的離解和結(jié)合，導(dǎo)致各種化學(xué)反應(yīng)。低溫等離子體中粒子的能量有機(jī)化合物化學(xué)鍵的能量活性因子能量/eV化學(xué)鍵能量/eV化學(xué)鍵能量/eV電子0-20C-H4.3C=O8.0離子0-2C-N2.9C-C3.4原子或分子0-20C-Cl3.4C=C6.1紫外光、可見(jiàn)光3-40C-F4.4C≡C8.4三、低溫等離子體對(duì)高分子材料的作用使有機(jī)物質(zhì)分子斷裂而變?yōu)樾碌奈镔|(zhì)或具有新的性質(zhì)，如對(duì)纖維來(lái)說(shuō)，表面發(fā)生分裂（刻蝕）后表面具有新的性質(zhì)（如吸濕性、染色性、粘合性、導(dǎo)電性、摩擦性等），提高產(chǎn)品的加工和服用性能和附加值；聚合和接枝反應(yīng)，通過(guò)激發(fā)分子、原子、自由基等活性粒子與有機(jī)分子發(fā)生相互作用導(dǎo)致聚合或接枝，達(dá)到改性目的。材料表面產(chǎn)生自由基；

材料表面引人官能團(tuán)；

材料表面形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)；

材料表面被刻蝕；

材料表面接枝；

材料表面沉積聚合物原理：利用非聚合性的無(wú)機(jī)氣體(Ar、H2、O2

、N2等)的等離子體作用于纖維材料表面，活性粒子的能量轉(zhuǎn)移給纖維大分子，或纖維大分子受到等離子體輻射能的照射，在材料表面產(chǎn)生自由基。1、低溫等離子體作用于材料表面產(chǎn)生自由基RH+H·→R·+H2氫等離子體的活性粒子作用于纖維大分子產(chǎn)生自由基

RH→R·+H·等離子體輻射紫外光作用于纖維大分子產(chǎn)生自由基。應(yīng)用：材料表面產(chǎn)生鏈自由基可作為接枝起點(diǎn)；引入新的官能團(tuán)；進(jìn)行大分子鏈間交聯(lián)；因自由基的存在，使整理劑與材料的結(jié)合牢度加強(qiáng)。2、引入特定基團(tuán)用低溫等離子體處理纖維，在表面層形成高分子表面自由基后，能繼續(xù)與等離子體中各種活性粒子進(jìn)行反應(yīng)，從而在材料表面生成新的基團(tuán)，使材料表面性質(zhì)發(fā)生變化，表面與主體相具有了不同的性能，因而實(shí)現(xiàn)了對(duì)纖維的表面改性。

1）引入-NH2可用NH3或（N2

、H2混合）低溫等離子體處理纖維，在纖維表面形成-NH2.

反應(yīng)機(jī)理為：

NH3→NH2·+H·N2+H2→NH2·RH→R·+H·R·+NH2·→RNH2

2）引入-F基

可用F2或CF4低溫等離子體處理纖維。反應(yīng)機(jī)理為：

RH→R·+H·F2→F·+F·CF4→·CF3+F·R·+F·→RFR·+·CF3→RCF3

3）引入含氧基團(tuán)

通過(guò)O2低溫等離子體處理引入含氧基因有著十分重要的意義。反應(yīng)機(jī)理為：

RH→R·+H·R·+O2→ROO·ROO·+RˊH→ROOH+·RˊROOH→RO·+OH·R·+O·→RO·RO·+RˊH→R·+RˊOHRO·+H·→ROH

由上述反應(yīng)，可以在纖維表面引入羧基（-COOH），羥基（-OH）等含氧基團(tuán)，以及-NH2、-F等其它基團(tuán)，并已在光譜分析中得到證明。不同基團(tuán)的引入，還可以得到某些功能整理的效果（如：拒水、抗靜電、阻燃、防氈縮等功能）。

對(duì)于紡織纖維而言，特定基團(tuán)的引入對(duì)改善紡織品可染整加工性，提高物理機(jī)械性能及染整效果有著特別的意義。如：氨基（-NH2）的引入可以提高織物的染色性能，引入氟基（-F）可以賦予織物拒水、拒油等功能，而在纖維中引入含氧基團(tuán)（羥基、羧基等），可使織物表面極性和親水性增加，大大改善疏水纖維的吸濕性和抱合力，提高纖維的染色性能等。

3、引發(fā)表面交聯(lián)反應(yīng)

利用He、Ar等惰性氣體的等離子體處理材料表面。惰性氣體理論上不參與任何表面反應(yīng)，只是把能量轉(zhuǎn)移給表面分子使之活化，生成一種鏈自由基。低溫等離子體中活性粒子的沖擊，纖維大分子中的氫原子等被放出，從而形成自由基，再通過(guò)自由基的相互結(jié)合，分子鏈間有可能形成交聯(lián)。據(jù)報(bào)導(dǎo)聚氯乙烯薄膜經(jīng)氬、一氧化碳等的低溫等離子體處理后，形成了交聯(lián)。纖維高分子物通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)，可改變這些織物的服用性能。另外纖維通過(guò)低溫等離子體引發(fā)自身交聯(lián)反應(yīng)后，可以明顯提高表面層的強(qiáng)度，增強(qiáng)表面粘著性，改善纖維的物理機(jī)械性能，如：表面交聯(lián)可以提高合成纖維的耐熱性，同時(shí)也可以防止纖維中的各類(lèi)添加劑（如：增塑劑等）溢出，對(duì)表面起著封閉作用。應(yīng)用:強(qiáng)化表面層；提高纖維材料的耐磨性、黏著性及耐化學(xué)品性；對(duì)化學(xué)纖維中的添加劑具有防止?jié)B出作用，保護(hù)纖維的性能。4、引發(fā)接枝聚合反應(yīng)

低溫等離子體的作用，使得在纖維表面產(chǎn)生了高分子自由基，以這種自由基為反應(yīng)中心，可將有聚合能力的有機(jī)單體接枝到材料表面，進(jìn)行等離子體引發(fā)的接枝聚合反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維表面的接枝改性或表面修飾。在接枝聚合方面，應(yīng)用較多的是在纖維上進(jìn)行丙烯酸接枝，這類(lèi)接枝反應(yīng)的難易程度除與等離子的強(qiáng)度、密度、功率等因素有一定關(guān)系外，主要還取決于纖維的種類(lèi)的性質(zhì)。

??RH-C-R′+CH2-CH2-COOH→RH-C-R′

CH2-CH2-COOH

應(yīng)用：用親水性單體、憎水性單體進(jìn)行表面接枝；功能性單體進(jìn)行接枝；對(duì)材料表面進(jìn)行所期望的其他改性。

用等離子體引發(fā)紡織纖維的接枝聚合反應(yīng)，可以獲得比其他常規(guī)化學(xué)接枝法更高的接枝率和很低的副產(chǎn)物，可使紡織品具有良好的表面性能，并可能得到拒水、防污、阻燃、防皺、防氈縮等功能。同時(shí)通過(guò)接枝引入親水性單體，可大大提高纖維材料的吸濕性以及使染色性能得到顯著改善。

5、刻蝕、糙化纖維表面

紡織纖維經(jīng)低溫等離子體處理過(guò)程中，等離子體中的離子、電子、激發(fā)分子（原子）等粒子對(duì)纖維表面可形成強(qiáng)烈的沖擊，引起所謂“濺射”刻蝕作用。同時(shí)等離子體中的各種化學(xué)活性物種也使得材料表面可發(fā)生氧化、降解等反應(yīng)而引起所謂的化學(xué)刻蝕作用。在實(shí)際低溫等離子體處理過(guò)程中，兩種刻蝕作用往往同時(shí)存在，綜合效果使得在纖維表面形成凹坑并產(chǎn)生凸?fàn)畛练e物，導(dǎo)致纖維材料表面的粗糙化。對(duì)于紡織纖維而言，低溫等離子體的刻蝕作用可以改善纖維的粘著性、染色性、磨擦效應(yīng)、手感，增強(qiáng)對(duì)光的漫反射，提高對(duì)染化藥劑的吸附性等。低溫等離子體的這種刻蝕作用，對(duì)于提高滌綸及其混紡織物的染深性，解決滌綸不易染深問(wèn)題有著特別的意義；另外這種刻蝕作用也可以使滌綸纖維產(chǎn)生堿減量的效果和風(fēng)格。

應(yīng)用①纖維材料:刻蝕使纖維表面粗化并增加了纖維比表面積，可改善短纖維的可紡性；有利于增加涂層劑或其它整理劑與材料結(jié)合牢度；②紡織材料:表面的漿料、油脂等雜質(zhì)，通過(guò)等離子體的灰化作用(雜質(zhì)與等離子體作用生成氣體跑掉)達(dá)到退漿、精練的效果。這一過(guò)程通常是等離子體氧化分解的干式工藝。原理有機(jī)氣體單體的等離子體在氣相聚合成膜并沉積于材料表面，在材料表面上覆膜。應(yīng)用根據(jù)實(shí)際需要在材料表面沉積防水膜、防油膜、親水膜、保護(hù)膜、金屬化膜或其它功能性膜等。6、材料表面沉積聚合物——在材料表面覆膜連續(xù)式輝光放電紗線等離子體處理裝置（一）低溫等離子體在毛纖維改性中的應(yīng)用四、低溫等離子體在紡織染整加工中的應(yīng)用

機(jī)械物理性能變化1纖維的平均細(xì)度比未處理前稍細(xì)2毛纖維平均長(zhǎng)度稍有減短毛率有所增加3羊毛單纖維強(qiáng)力增伸長(zhǎng)率卻有所下降5手感較略顯粗糙回潮率則普遍下降4紡紗性能無(wú)明顯變化紡制高支紗時(shí)，斷頭率明顯降低經(jīng)輝光放電等離子體處理的毛針織物洗滌75min的面積收縮率功率/W滯留時(shí)間/s平均面積收縮率/%未處理44.5101.012.5201.09.2300.78.3301.24.11、改善羊毛防氈縮性能氣體壓力/133.3Pa功率/W滯留時(shí)間/s面積收縮率/%空氣2301.24.0氧氣4301.23.0氮?dú)?301.24.3CO23600.78.1氫3301.24.2氦3301.52.0氨4601.23.6未處理48.0羊毛織物用不同氣體等離子體處理后的收縮率比較聚合物未經(jīng)等離子體處理電暈等離子體處理未處理4040ResloomHP50(Monsonto)240Hercosett57(Hercules)300Emerez1551(Uniliver-Eeney)130XFA-1(Kodak)270AdipreneBL-16(Dupont)00SynthappretLKF(Bayer)00電暈放電等離子體處理毛織物面積收縮率（%）等離子體防氈縮機(jī)理：經(jīng)等離子體處理后，羊毛纖維順、逆向摩擦系數(shù)都有一定程度的提高，但兩者的差值降低，定向摩擦效應(yīng)降低，達(dá)到防氈縮的目的。等離子體處理后，羊毛織物手感變粗糙，另外，由于羊毛吸濕性強(qiáng)，影響等離子體處理的穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品質(zhì)量的重現(xiàn)性。2、改善羊毛染色性能羊毛染色特點(diǎn)：（1）羊毛纖維生態(tài)結(jié)構(gòu)特征，羊毛纖維表面存在鱗片，對(duì)染料的吸附上染起到阻礙作用；（2）羊毛鱗片的最外層含有很薄的疏水層，使染液不易潤(rùn)濕，阻礙染料上染。羊毛染色需要采用較高溫度，較長(zhǎng)時(shí)間。輝光放電等離子體處理對(duì)羊毛半染時(shí)間的影響（t1/2/min)染料未處理去鱗片O2CF4C.I.酸性橙759184515C.I.酸性藍(lán)40112475343C.I.酸性藍(lán)837276101145565806C.I.酸性藍(lán)113906228474744等離子體處理縮短染色時(shí)間主要是破壞鱗片層結(jié)構(gòu)使染料易于擴(kuò)散進(jìn)纖維內(nèi)部。等離子體處理對(duì)金屬絡(luò)合染料（Isolan紅S-BL，3%）染色的影響A—染料上染率（%）；B—染色時(shí)間（min）；C—染浴鉻含量（mg）1—未處理；2—等離子體處理等離子體處理對(duì)活性染料（Lanasol藍(lán)3G，3%）染色的影響A—染料上染率（%）；B—染色時(shí)間（min）；C—固色率（%）1—未處理；2—等離子體處理等離子體處理時(shí)間/s水滲透時(shí)間/s未處理>

3600丙酮/氬氣10>24003020018060氦氣/氬氣10>

180030150180<1等離子體處理對(duì)羊毛潤(rùn)濕時(shí)間的影響等離子體改善染色性能主要是基于三個(gè)方面的作用：低溫等離子體處理羊毛,改變了羊毛表面的化學(xué)組分,破壞了鱗片層胱氨酸中二硫鍵,使其斷裂形成磺基丙氨酸或氧化后形成硫代磺酸鹽,提高了羊毛纖維表面的親水性和極性,改善了潤(rùn)濕性,提高了染料對(duì)纖維的親和力；由于破壞鱗片層胱氨酸中二硫鍵,致使羊毛染色壁障被破壞,使染料分子容易進(jìn)入纖維內(nèi)部，使染色時(shí)的滲透性增強(qiáng),并且容易吸附染料,因此染色速率和上染率提高。等離子體的物理破壞作用(表面刻蝕)使鱗片變軟,染色時(shí)纖維容易潤(rùn)濕和溶脹,染料分子容易擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部；濺射和化學(xué)刻蝕，使纖維表面糙化，減少了織物纖維對(duì)光的反射，增強(qiáng)了對(duì)光的漫反射和吸收，而使得織物在染色后呈現(xiàn)中表現(xiàn)的深色效應(yīng)。低溫等離子體處理蠶絲絲綢織物蠶絲坯綢柞蠶絲纖維表面形成許多微小的凹坑和微細(xì)裂紋具有增深染色的效果,并可提高染色的鮮艷度改善潤(rùn)濕性和染色性吸水性隨處理時(shí)間的增長(zhǎng)而增加微粒子染色后應(yīng)用提高織物吸附微粒子的耐久性顯著地改善絲綢的光澤提高絲綢織物的染深性（二）低溫等離子體在蠶絲改性及加工中的應(yīng)用（三)低溫等離子體在棉纖維改性及加工中的應(yīng)用改善纖維素纖維的可紡性和強(qiáng)力；改善纖維素纖維的粘合性能和潤(rùn)濕性能；改善纖維素纖維的染色性能；對(duì)纖維素纖維進(jìn)行接枝改性和功能整理纖維間抱合力提高4倍成紗的拉伸強(qiáng)力增加24%大大改善纖維的可紡性提高紗線和織物的強(qiáng)力

及耐磨性能近年來(lái),也有將低溫等離子體處理用于棉纖維的阻燃、

防皺和衛(wèi)生等功能性整理。表面無(wú)明顯變化；

大分子中形成碳-氯鍵，說(shuō)明在棉纖維上接枝了氯原子提高了棉纖維吸水性和潤(rùn)濕性。棉纖維的大分子上引入了氮原子形成酰胺基,干折皺回復(fù)性提高但濕折皺回復(fù)性沒(méi)有變化。棉纖維表面形成羰基、

羥基過(guò)氧基團(tuán)和自由基團(tuán)大大加快棉纖維吸附

水和油的速度氨低溫等離子體

處理空氣或空氣/氯氣電暈放電氯氣電暈放電氬、氮或空氣低溫等離子體處理（四）低溫等離子體在麻纖維改性及加工中的應(yīng)用AB

良好的機(jī)械物理性能良好的衛(wèi)生保健性能織物的服用性能非常好染色性能較差,不易染深色,且鮮艷度也較差A(yù)麻纖維特點(diǎn)麻織物的失重率增加纖維表面的粗糙程度增加上染率和染深性提高顯著增加植物毛細(xì)管效應(yīng),纖維表面的潤(rùn)濕性大為改善經(jīng)處理后

B纖維表面的膠質(zhì)分解,并在纖維表面形成較多的親水基團(tuán)、微小凹坑和微細(xì)裂紋。處理的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),一般以30s左右為最佳在氧氣作用下,低溫等離子體會(huì)使纖維素分子鏈發(fā)生氧化。處理的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)纖維表面形成較多的氧化纖維素。纖維對(duì)染料的親和力降低同時(shí)，纖維表面形成的羧基電離后帶有負(fù)電荷,對(duì)陰離子染料還會(huì)產(chǎn)生電性斥力。染料難以被纖維吸附,上染率下降羥基減少，形成較多羰基和羧基對(duì)麻織物的處理時(shí)間并非越長(zhǎng)越好上染率的變化必然導(dǎo)致染深性的變化。氧等離子體改性處理對(duì)苧麻織物上染性能的影響（90℃恒溫染色）不同處理?xiàng)l件的苧麻織物顏色深度比較處理?xiàng)l件DE染色后等離子體處理30s1.41染色后等離子體處理180s1.632D樹(shù)脂整理0.922D樹(shù)脂整理后等離子體處理30s2.23柔軟劑SHF整理1.50柔軟劑SHF整理后等離子體處理30s2.35氧等離子體處理?xiàng)l件：10Pa，40W在合成纖維中,有一部分是不易染色的纖維,而且吸濕性極低,如滌綸、丙綸等,需要采用專(zhuān)用的染料進(jìn)行染色,即使這樣,上染率、染色牢度和鮮艷度也很難達(dá)到要求。

纖維表面形成微凹坑和一些微細(xì)裂紋,同時(shí)還可增加纖維的表面積,可提高纖維表面的潤(rùn)濕性、上染率、染深性和染色牢度。（五）低溫等離子體在化纖改性及加工中的應(yīng)用低溫等離子體處理在化纖織物染色時(shí),織物經(jīng)低溫等離子體處理后,利用低溫等離子體活化氣體分子的氧化反應(yīng)和通過(guò)加速氣體粒子的濺蝕作用,可使纖維表面層分解為氣體而散失,從而達(dá)到清潔纖維表面的作用,并提高粘合性。附著在纖維上的油劑等通過(guò)低溫等離子體處理而由疏水性變?yōu)橛H水性,這樣就可以直接進(jìn)行染色或印花,毋需加常規(guī)水系精練。合成纖維織物經(jīng)低溫等離子體處理還可進(jìn)行表面接枝,在真空罐中一般使用丙烯酸單體進(jìn)行輝光放電。輝光放電等離子體處理后滌綸的潤(rùn)濕性變化等離子體處理時(shí)間/s水滲透時(shí)間/s未處理>3600丙酮/氬氣101167302856017318024氦氣/氬氣102403094606018020特別指出的是，通過(guò)低溫等離子體對(duì)滌綸纖維表面的刻蝕等作用，可以明顯改善滌綸纖維的染深性能，同時(shí)配以某些特定的條件還可防止分散染料從滌綸纖維內(nèi)向纖維表面各種整理劑中遷移，避免在染色后序加工中由于染料的升華轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的色變，提高染料升華牢度和日曬牢度。（六）用于紡織品的功能整理

低溫等離子體對(duì)纖維表面進(jìn)行處理，根據(jù)需要可將能提供某些特殊功能的官能團(tuán)或有機(jī)單體引入纖維表面，視引入基團(tuán)種類(lèi)的不同，能賦予紡織品功能整理的效果。

▲用O2，Ar等氣體的低溫等離子體處理可以引入極性親水基團(tuán)提高纖維的吸濕性、抗靜電性。

▲以氟化物的低溫等離子體處理（如：F2、CF4），可以使織物具備與氟系整理劑處理相同的拒水、拒油的效果?！烊焕w維經(jīng)N2，NH3等氣體的低溫等離子體處理，可以提高織物的折皺回復(fù)角，顯示出較好的防皺性能。▲通過(guò)低溫等離子體的聚合或接枝聚合的作用，將有機(jī)單體引入到纖維表層，使織物的表現(xiàn)性能發(fā)生很大變化。如：用丙烯酸衍生物接枝能提高織物的潤(rùn)濕性、抗靜電性；以有機(jī)硅氣體的低溫等離子體處理織物，可使織物獲得柔軟的手感和優(yōu)良的拒水性。

▲低溫等離子體對(duì)羊毛纖維表面有刻飾、氧化降解等綜合復(fù)雜的作用，使得纖維的定向磨擦系數(shù)差值降低，大大減弱了羊毛纖維的定向磨擦效應(yīng)，使得羊毛織物防氈縮性能的顯著提高。

▲低溫等離子體還有促進(jìn)各類(lèi)整理劑與紡織品的物理粘合和化學(xué)結(jié)合的作用，使得整理劑可在較低的溫度下被添加到紡織品上去，免去了傳統(tǒng)的熱焙烘過(guò)程，同時(shí)整理劑與織物間又有較高的粘合強(qiáng)度。此外，低溫等離子體對(duì)纖維表面的糙化作用