常壓空氣等離子體改性滌綸織物的潤濕性能

常壓空氣等離子體改性滌綸織物的潤濕性能

根據(jù)研究，壓力補償法作為一種清潔、環(huán)保的加工技術(shù)，可以大大提高絲綢表面的潤濕性。1試驗部分1.1x射線熒光能譜儀儀ST/RI型脈沖常壓等離子體改性設(shè)備、JSM-5610型掃描電子顯微鏡、DSA-100型液滴形狀分析儀、PHI-5000CESCA型X射線光電子能譜儀。滌綸平紋白坯織物,單位面積質(zhì)量62g/m1.2等離子體處理時效性測試使用常壓空氣等離子體在3mm的極板間距下對滌綸織物放電處理180s,然后將織物在溫度(25±2)℃、相對濕度(65±5)%的敞開空氣中分別放置0天、1天、3天、7天、21天和45天,然后對其進(jìn)行測試和表征,分析等離子體處理的時效性對其表面性能的影響。1.3加速電壓的測量使用掃描電子顯微鏡分別對未處理和經(jīng)等離子體處理0天、1天、7天和21天的滌綸織物進(jìn)行表面形貌觀察,使用的條件為:加速電壓20kV,電流5mA,放大倍數(shù)為2400倍,標(biāo)尺為20.0μm。采用使用DSA-100型液滴形狀分析儀,測量去離子水液滴在各層織物正反表面完全鋪展所需時間來評價其潤濕性能的變化,分別在織物正反表面5個不同位置測鋪展時間,取平均值。2結(jié)果與討論2.1滌綸纖維表面形貌未處理與經(jīng)常壓等離子體處理后的滌綸織物在放置不同時間后的掃描電子顯微鏡照片見圖1,它反映了各時間段滌綸樣品的表面形貌。由圖1可以看出:未經(jīng)處理的滌綸纖維表面非常光滑;經(jīng)過等離子體濺射刻蝕后的纖維表面出現(xiàn)了均勻分布的微小凹坑,且不同放置時間,滌綸纖維表面微小凹坑的數(shù)量和刻蝕程度基本相同,這說明滌綸表面的物理形貌并不會隨放置時間的延長而產(chǎn)生變化,這一試驗結(jié)果也與相關(guān)文獻(xiàn)中的報道相吻合2.2o/c元素比率為研究放置時間對滌綸表面元素含量的影響,在不同時間對滌綸織物進(jìn)行了XPS測試,滌綸織物表面元素的定量分析見表1。由表1中數(shù)據(jù)可以看出:滌綸表面C元素含量在常壓等離子體處理之后顯著降低,O元素含量相應(yīng)增加,O/C元素比率因而呈現(xiàn)出較大幅度的上升;隨著放置時間的延長,C元素的含量開始有所回升,同時伴隨O元素含量的減少,O/C元素比率相應(yīng)大幅下降;3天以后各元素及O/C元素比率的變化開始趨于穩(wěn)定,直到測試的最后時間(45天)為止未見有更進(jìn)一步的變化,此時,雖然O/C元素比率有了較大幅度的降低,但與處理前的樣品相比仍有所提高。為研究O/C元素比率變化的原因,我們對滌綸表面XPS全譜中C1s峰進(jìn)行了分峰擬合,其官能團C-C/C-H、C-O(及/或C-OH)、O=C-O(及/或COOH)以及C=O隨放置時間的變化情況見圖2。由圖2可以看到:C-C/C-H的含量隨著放置時間的增加逐步回升,直到第45天時穩(wěn)定在67%左右;與此同時,三種含氧基團的數(shù)量隨著放置時間的延長呈減少趨勢。這一結(jié)果說明:雖然等離子體在放電過程中對滌綸織物表面引入了含氧基團,然而這種化學(xué)改性會呈現(xiàn)出時效性,這可能是因為隨著放置時間的增加,含氧基團易從滌綸纖維表面脫落或向其內(nèi)部偏轉(zhuǎn),從而造成了表面O/C元素比率的下降試驗表明:隨著放置時間的延長,纖維表面化學(xué)組分相應(yīng)變化,最后趨于平衡。由于等離子體處理主要通過在材料表面產(chǎn)生濺射刻蝕和改變材料表面化學(xué)組分來達(dá)到改性目的,而纖維表面形貌試驗結(jié)果反映,濺射刻蝕基本不隨時間延長而改變,所以我們初步推斷,纖維表面的C、O化學(xué)組分的改變,會導(dǎo)致等離子體處理效果的改變,在一定時間內(nèi)效果逐漸變差,織物所得到的表面改性具有時效性。2.3織物表面潤濕能力為研究滌綸織物表面的潤濕性能,我們使用去離子水對其進(jìn)行潤濕時間測試,結(jié)果見圖3。由圖3中可以看出:液滴的潤濕時間會隨滌綸織物被放置時間的延長而增加,放置時間達(dá)到3天時,樣品表面的潤濕能力已基本達(dá)到平衡,潤濕時間穩(wěn)定在4s,雖然與剛處理后的效果相比有了較大的衰退,但與處理前相比仍有高達(dá)97.2%的提升。這說明等離子體對滌綸織物潤濕性的影響會因其時效性而出現(xiàn)一定程度的減弱,但并不會完全消失3織物表面化學(xué)元素含量(1)等離子體的物理刻蝕效果不會隨放置時間的延長而產(chǎn)生變化,放置達(dá)到21天時,滌綸纖維表面凹坑的數(shù)量、刻蝕程度以及分布的均勻程度與剛處理后相比均無明顯的區(qū)別。(2)經(jīng)等離子體處理滌綸表面的O/C元素比率會隨放置時間的延長而逐漸降低,并在7天后趨于穩(wěn)定;C-O(及/或C-OH)、O=C-O(及/或COOH)以及C=O三種含氧基團會因從纖維表面脫落或向其內(nèi)部偏轉(zhuǎn)而造成數(shù)量的逐漸降低,而C-C/C-H的含量則相應(yīng)的有所增加。(