淺談等離子體技術(shù)在紡織領(lǐng)域中的應(yīng)用

目前，紡織印染工業(yè)生產(chǎn)仍以濕法為主。不僅要消耗大量水，還要使用各種化學(xué)試劑，這將產(chǎn)生環(huán)境問題。隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強,具有生態(tài)型的清潔生產(chǎn)加工新技術(shù)———等離子體技術(shù)已引起了人們的極大關(guān)注,并成為紡織染整行業(yè)研究的熱點之一1等著1.1等離子體的概念氣態(tài)物質(zhì)在熱、電等能量的作用下產(chǎn)生不同程度的分子(或原子)及電子的分離,形成帶負電荷的電子和帶正電荷的離子等。狹義上講,等離子體就是全部或部分被電離的氣體,是電子、離子、原子和分子,或自由基等粒子組成的集合體;廣義上講,等離子體是由大量帶正電的粒子和帶負電的粒子,以及一些中性原子、分子和其他粒子所組成的,在宏觀上呈電中性的物質(zhì)聚集態(tài)。這種包含原子、分子、電子、離子、光子、各種亞穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)粒子的混合氣體即為等離子體1.2等離子體改性人工產(chǎn)生等離子體的方法主要有:氣體放電法、射線輻射法、光電離法、熱電離法和沖擊波法等利用等離子體對纖維材料表面進行改性,其優(yōu)點為:一是它僅對材料表面進行改性而不對材料本體性能產(chǎn)生破壞,故能最大程度地保留材料原有的物理機械性能2關(guān)于離子纖維材料表面處理的方法和機制2.1等離子體表面處理等離子體對纖維材料表面的改性方法主要有3種:(1)等離子體表面處理改性法,是指對材料表面或極薄表層的活化和刻蝕處理。如用非聚合性氣體(如Ar、He、O2.2等離子體及高能自由電子在等離子體發(fā)生器中,除了等電量的正、負粒子外,還存在許多化學(xué)活性物質(zhì)及其因輻射而發(fā)出的不同波長的光子。把纖維或織物置于等離子體發(fā)生器中,電場中產(chǎn)生大量等離子體及高能自由電子,等離子體中的離子、電子和激發(fā)分子(原子)等粒子對纖維表面濺射刻蝕,而等離子體中的化學(xué)活性物質(zhì)使纖維材料表面產(chǎn)生氧化、脫氫及加成等反應(yīng),即促使纖維表層產(chǎn)生刻蝕、交聯(lián)、接枝和共聚反應(yīng)。等離子體中的分子、原子和離子滲入到纖維材料表面,而纖維材料表面的原子逸入等離子體中。這個過程可使纖維表層的大分子鏈斷裂,呈微觀不平的粗糙狀態(tài),為進一步改性創(chuàng)造條件;或在表面生成離子及自由基團而改變纖維表面的親水性、滲透性、導(dǎo)電性以及分子量等3維材料上的應(yīng)用研究國外等離子體技術(shù)在紡織染整業(yè)上的應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代,國內(nèi)是在20世紀(jì)80年代開始進行研究?？v觀國內(nèi)外的研究情況,其在纖維材料上的應(yīng)用研究主要集中在以下幾方面:改善羊毛防氈縮性能;提高纖維的可紡性、染色性能、印花性能和親水性;提高纖維和聚合物基質(zhì)的黏結(jié)力;提高染色深度;賦予纖維疏水疏油性能;提高天然纖維前處理效果(去油蠟,脫膠等);進行各種功能整理———防皺、阻燃、抗菌和抗靜電;通過表面處理,提高染料和整理劑對織物的固著率。使用氣氛大多為氧氣、氮氣、空氣和氬氣等單一氣體或其中兩種混合氣體。3.1低溫等離子體處理KanCW等羊毛用低溫等離子體處理,羊毛的初始上染速率提高,固色率增加。如在70℃恒溫染色時,常壓等離子體處理后染色75min,上染率達92.75%。平衡上染120min,上染率為98%,固色率為92%,染色效果大大提高,且染色織物有增深作用3.2用于棉紡和織物棉纖維采用氮氣或空氣低溫等離子體處理后,可大大加快棉纖維吸附水和油的速度,這是由于在棉纖維表面形成羰基、羥基過氧基團和自由基團所致3.3纖維吸濕性能柞絲織物經(jīng)等離子體處理后,纖維表面性能發(fā)生變化,纖維吸濕性能增加,纖維與染料分子結(jié)合力增強,上染率明顯增加,柞絲織物染色后色澤鮮艷、深色效果顯著3.4等離子體處理腈綸纖維表面改性對碳化聚酯(PET)纖維———滌綸具有優(yōu)良的機械性能,其織物耐磨強度高、變形性小且易洗滌,但其分子結(jié)構(gòu)緊密、結(jié)晶度較高,難以染色,且吸濕性低、抗靜電性差。用低溫等離子體處理PET纖維可克服此缺點腈綸纖維具有良好的強度和彈性,質(zhì)輕而柔軟,保暖性好,但其結(jié)構(gòu)致密、疏水性強,因而吸濕性和抗污性差。若用氮氣輝光放電等離子體對腈綸纖維表面改性,其吸濕性得到顯著的提高。SEM和BET(吸附比表面測定法)測試表明,腈綸纖維表面的粗糙度和比表面積隨等離子體處理時間的增加而增大。XPS分析表明,經(jīng)等離子體處理后,腈綸纖維表面的含氧量增加,碳和氮含量降低,酰胺基和羧基等親水性基團被引入到纖維表面,這是腈綸纖維表面吸濕性能得到改善的主要原因丙綸織物本身與黏合劑、顏料都不存在鏈的結(jié)合,因此,丙綸織物的涂料印花牢度往往較差。但經(jīng)氧等離子體處理后的丙綸印花織物,刷洗牢度比未處理的印花布提高大約2級,干、濕摩擦牢度提高了0.5級左右,但印花織物的硬挺度有所上升4等離子體技術(shù)在纖維材料整理中的應(yīng)用將更加廣泛地在化隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們生活水平的不斷提高,隨之而來的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重,人們開始重視環(huán)境保護,并對環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求日益提升,因此,環(huán)境友好的生態(tài)型整理新技術(shù)———等離子體技術(shù)在纖維材料改性方面的應(yīng)用將會更加廣闊。另外,等