常壓低溫等離子體改性滌綸織物的研究

常壓低溫等離子體改性滌綸織物的研究

0纖維材料表面改性在壓力條件下，介質(zhì)阻抗放電（dap）可以均勻釋放。所產(chǎn)生的低溫配合物用于紡織材料的處理，而不是對(duì)材料基質(zhì)的損害。其工藝節(jié)水節(jié)能,降低成本,無公害,并可采用連續(xù)處理工藝,因而引起了人們極大的興趣,并正研究用于各種紡織品表面改性中。聚酯纖維具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能,但也存在吸濕低、容易積聚靜電等缺點(diǎn)。聚丙烯纖維由于不吸濕,因而染色困難。本項(xiàng)目采用東華大學(xué)理學(xué)院自行研制的介質(zhì)阻擋放電連續(xù)處理裝置產(chǎn)生常壓等離子體,對(duì)滌綸、可染改性細(xì)旦丙綸進(jìn)行處理;探討了氬氣常壓低溫等離子體對(duì)滌綸織物表面性能的影響,以及氬氣和氧氣的混合氣體的常壓低溫等離子體,對(duì)可染改性細(xì)旦丙綸織物表面性能的影響。1測(cè)試1.1本施主汁與丙酮的制備分別將普通滌綸(PET)和改性細(xì)旦丙綸織物置于含1%洗滌劑的清水中清洗15min,再用清水沖洗15min,于50℃烘箱烘4h,再浸于丙酮中2.5h,取出,晾干,待用。1.2設(shè)備1.3等離子體處理細(xì)旦丙綸織物的性能測(cè)試處理工藝和條件分別將預(yù)處理過的普通滌綸、可染改性細(xì)旦丙綸織物置于介質(zhì)阻擋放電連續(xù)處理裝置中進(jìn)行表面改性處理,處理?xiàng)l件為:電源頻率20kHz,功率400W,常壓放電。處理滌綸時(shí)的氬氣流速為3L/min,處理后對(duì)滌綸織物的毛效、即時(shí)吸濕性、與蒸餾水的接觸角、抗靜電性和斷裂強(qiáng)力等性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,以確定等離子體處理的最佳時(shí)間參數(shù),并比較處理前后性能的變化。處理可染改性細(xì)旦丙綸織物的氣氛為氧氣和氬氣的混合氣體,其中,氬氣的流速為5L/min,氧氣的流速為1.67L/min,處理時(shí)間8min。處理后,將2g經(jīng)等離子體處理和未處理的可染改性細(xì)旦丙綸織物置于2%分散藍(lán)S-2GRL、2g/L勻染劑PBC的染浴中,浴比40∶1,用預(yù)紅外染色機(jī)(臺(tái)灣瑞比)進(jìn)行染色,染浴溫度為130℃,保溫1h。對(duì)染色后的可染改性細(xì)旦丙綸織物進(jìn)行增深效應(yīng)測(cè)試比較,并用掃描電鏡觀察,比較其纖維表面的變化情況。1.4測(cè)試測(cè)試1.4.1織物表面吸濕性測(cè)試毛效將未處理和處理的滌綸織物懸掛起來,織物下端浸入0.5%高錳酸鉀溶液1cm;30min后,測(cè)量高錳酸鉀溶液在織物上的上升高度;取每次的最高值代表其毛效。即時(shí)吸濕性將0.6μL蒸餾水滴于滌綸織物表面,用秒表測(cè)定其浸透時(shí)間,探討即時(shí)吸濕性隨處理時(shí)間的變化情況。接觸角使用表面張力儀(DCA322)(美國Thermo公司)測(cè)試處理前后滌綸織物與蒸餾水的接觸角(蒸餾水的表面張力為72.6×10-3N/m)。1.4.2抗靜電性能測(cè)試采用LFY-4B型感應(yīng)式靜電儀(山東紡織研究院),在20℃、65%RH環(huán)境下,用定時(shí)法測(cè)試滌綸織物的半衰期。1.4.3斷裂力測(cè)試采用H5KS織物強(qiáng)力測(cè)試儀(英國Hounsfield公司),在20℃、65%RH環(huán)境下,測(cè)試滌綸織物的斷裂強(qiáng)力。1.4.4增深效應(yīng)測(cè)量將染色后的2塊可染改性細(xì)旦丙綸布,采用Datacolor-SF600(美國Datacolor公司)測(cè)色儀測(cè)量,以表觀深度(K/S值)和亮度(L*)值表征其增深效應(yīng)。1.4.5掃描電鏡觀察和實(shí)際應(yīng)用將經(jīng)等離子體處理8min和未處理的可染改性細(xì)旦丙綸織物,在真空條件下噴金后,用JSM-5600LV掃描電鏡觀察纖維表面,并比較可染改性細(xì)旦丙綸纖維表面處理前后的變化。2結(jié)果與討論2.1滌綸織物表面潤(rùn)濕性能分別測(cè)試氬氣常壓低溫等離子體處理前后滌綸織物的毛效、即時(shí)吸濕性和接觸角,結(jié)果如圖2~5。由圖2知,未經(jīng)等離子體處理滌綸織物的上升高度為12cm/30min;隨處理時(shí)間的延長(zhǎng),其上升高度至16~17cm/30min左右,毛效顯著提高。由圖3知,在未處理滌綸織物表面滴上液滴,需733.65s液滴才能完全滲透和潤(rùn)濕織物;而經(jīng)氬氣常壓等離子體處理滌綸織物,即使僅處理0.5min,表面也瞬間潤(rùn)濕,比未處理的即時(shí)吸濕性有顯著改善。由圖4知,氬氣常壓低溫等離子體處理滌綸,可以明顯改善滌綸表面潤(rùn)濕性,滌綸織物浸入蒸餾水中的接觸角θ由未處理時(shí)的62.46°減小到32.52°,減小了47.93%。由圖2~4知,滌綸織物經(jīng)氬氣常壓低溫等離子體處理后,其表面潤(rùn)濕性能顯著改善。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),接觸角θ有所增加,處理5min后,接觸角θ基本不再增加,但處理3min左右會(huì)有一個(gè)波動(dòng)起伏。滌綸織物表面潤(rùn)濕性能的改善,是表面非晶區(qū)含量增大,以及引入了本體所沒有的-C=O、-OH等親水性基團(tuán)的結(jié)果。顯然,處理時(shí)間短有利于連續(xù)化的工業(yè)生產(chǎn),所以,本試驗(yàn)的處理時(shí)間以0.5min為宜。2.2等離子體處理滌綸織物的耐受力滌綸經(jīng)氬氣常壓低溫等離子體處理,測(cè)定其在不同處理時(shí)間下的半衰期,結(jié)果見圖5。由圖5知,滌綸織物經(jīng)氬氣常壓等離子體處理0.5min后,半衰期由未處理時(shí)的300s降至1s;隨處理時(shí)間的延長(zhǎng),半衰期略有增加;處理時(shí)間超過5min后,半衰期又將下降。從整體來看,滌綸織物經(jīng)處理后,抗靜電性能有明顯改善。2.3斷裂強(qiáng)力下降用氬氣常壓低溫等離子體處理滌綸,其處理時(shí)間與斷裂強(qiáng)力之間的關(guān)系見圖6。由圖6知,隨處理時(shí)間的延長(zhǎng),滌綸織物的斷裂強(qiáng)力略有下降。經(jīng)5min處理后,織物斷裂強(qiáng)力由未處理時(shí)的638.8N降至622.7N,約降低2.06%,處理5min后,斷裂強(qiáng)力基本不再變化。氬氣常壓等離子體處理滌綸,使其表層大分子降解,聚合度下降,減小了分子間橫向作用力。但是,等離子體處理僅對(duì)外層纖維的表面起作用,不影響織物內(nèi)纖維,因而斷裂強(qiáng)力只是略有下降。2.4織物l#值由圖7知,經(jīng)處理后的可染改性細(xì)旦丙綸織物K/S值,比未處理織物顯著增大57.67%,而L*值明顯減小。說明氧氣/氬氣混合氣體常壓低溫等離子體處理,使可染改性細(xì)旦丙綸織物染色發(fā)生深色效應(yīng)。2.5細(xì)旦丙綸纖維表面形態(tài)變化丙綸經(jīng)氬氣/氧氣常壓低溫等離子體處理8min后,與未處理的SEM照片比較,可看出處理后的可染改性細(xì)旦丙綸纖維淺表面被蝕刻成凹凸不平的坑,纖維的表面形狀發(fā)生了很大變化。這也是可染改性細(xì)旦丙綸織物染色發(fā)生深色效應(yīng)的原因。3在滌綸織物氣低溫等離子體處理前后的斷裂強(qiáng)度3.1通過測(cè)試滌綸織物的毛效、