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)良的物理化學性能,但也存在吸濕低、容易積聚靜電等缺點。聚丙烯纖維由于不吸濕,因而染色困難。本項目采用東華大學理學院自行研制的介質(zhì)阻擋放電連續(xù)處理裝置產(chǎn)生常壓等離子體,對滌綸、可染改性細旦丙綸進行處理;探討了氬氣常壓低溫等離子體對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,對可染改性細旦丙綸織物表面性能的影響。1測試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設備1.3等離子體處理細旦丙綸織物的性能測試處理工藝和條件分別將預處理過的普通滌綸、可染改性細旦丙綸織物置于介質(zhì)阻擋放電連續(xù)處理裝置中進行表面改性處理,處理條件為:電源頻率20kHz,功率400W,常壓放電。處理滌綸時的氬氣流速為3L/min,處理后對滌綸織物的毛效、即時吸濕性、與蒸餾水的接觸角、抗靜電性和斷裂強力等性能指標進行測試,以確定等離子體處理的最佳時間參數(shù),并比較處理前后性能的變化。處理可染改性細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旦丙綸織物置于2%分散藍S-2GRL、2g/L勻染劑PBC的染浴中,浴比40∶1,用預紅外染色機(臺灣瑞比)進行染色,染浴溫度為130℃,保溫1h。對染色后的可染改性細旦丙綸織物進行增深效應測試比較,并用掃描電鏡觀察,比較其纖維表面的變化情況。1.4測試測試1.4.1織物表面吸濕性測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。即時吸濕性將0.6μL蒸餾水滴于滌綸織物表面,用秒表測定其浸透時間,探討即時吸濕性隨處理時間的變化情況。接觸角使用表面張力儀(DCA322)(美國Thermo公司)測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抗靜電性能測試采用LFY-4B型感應式靜電儀(山東紡織研究院),在20℃、65%RH環(huán)境下,用定時法測試滌綸織物的半衰期。1.4.3斷裂力測試采用H5KS織物強力測試儀(英國Hounsfield公司),在20℃、65%RH環(huán)境下,測試滌綸織物的斷裂強力。1.4.4增深效應測量將染色后的2塊可染改性細旦丙綸布,采用Datacolor-SF600(美國Datacolor公司)測色儀測量,以表觀深度(K/S值)和亮度(L*)值表征其增深效應。1.4.5掃描電鏡觀察和實際應用將經(jīng)等離子體處理8min和未處理的可染改性細旦丙綸織物,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滌綸織物表面潤濕性能分別測試氬氣常壓低溫等離子體處理前后滌綸織物的毛效、即時吸濕性和接觸角,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;隨處理時間的延長,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,表面也瞬間潤濕,比未處理的即時吸濕性有顯著改善。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濕性,滌綸織物浸入蒸餾水中的接觸角θ由未處理時的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,其表面潤濕性能顯著改善。隨著處理時間的延長,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左右會有一個波動起伏。滌綸織物表面潤濕性能的改善,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等親水性基團的結(jié)果。顯然,處理時間短有利于連續(xù)化的工業(yè)生產(chǎn),所以,本試驗的處理時間以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,測定其在不同處理時間下的半衰期,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,半衰期由未處理時的300s降至1s;隨處理時間的延長,半衰期略有增加;處理時間超過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斷裂強力下降用氬氣常壓低溫等離子體處理滌綸,其處理時間與斷裂強力之間的關系見圖6。由圖6知,隨處理時間的延長,滌綸織物的斷裂強力略有下降。經(jīng)5min處理后,織物斷裂強力由未處理時的638.8N降至622.7N,約降低2.06%,處理5min后,斷裂強力基本不再變化。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,等離子體處理僅對外層纖維的表面起作用,不影響織物內(nèi)纖維,因而斷裂強力只是略有下降。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,使可染改性細旦丙綸織物染色發(fā)生深色效應。2.5細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。這也是可染改性細旦丙綸織物染色發(fā)生深色效應的原因。3在滌綸織物氣低溫等離子體處理前后的斷裂強度3.1通過測試滌綸織物的毛效、