等离子处理对纤维性能的影响

1、龙源期刊网 等离子处理对纤维性能的影响作者：陈慧 来源：电子世界 2012 年第 13 期【摘要】等离子技术是一种新型的对纤维和纺织品改性处理技术，它可以改善纤维的吸湿 性，改善纺织品的染色性等。本文讨论了等离子技术对纤维性能的影响，等离子技术的优缺点 和存在的问题，以及它的研究应用方向。【关键词】纤维性能；等离子处理；吸湿性1. 低温等离子体技术等离子体技术作为一种新型的纤维改性和织物整理方法以其低能耗、污染小、处理时间 短、效果明显的特点引起了人们的关注。等离子体对纤维和纺织品的改性处理可以达到多种效 果，如提高染色和显色性能改善织物视觉风格改变纤维摩擦性，提高可纺性能与成纱强度或织 物力

2、学性能防缩处理可使织物机可洗防皱及抗弯曲性处理改善织物的保形性和手感风格亲水性 或拒水性整理提高染色性能、抗静电和舒适性或防水、防污功能改变表面性能和粘结性，提高 复合材料或非织造布的强力涂层覆膜、表面接枝、沉降聚合减刻蚀或注入改性等以及纱线、织 物的上浆、退浆和麻类、丝类的脱胶、棉类的脱蜡等方面，看来几乎可以涵盖纺织品表面处理 的所有方面。1.1 等离子的概念等离子体是指处于电离状态的气态物质，其中带负电荷的粒子（电子、负离子 ）数等于带正电荷的粒子 （正离子 ）数。通常与物质固态、液态和气态并列，称为物质第四态。通过气体放电 或加热的办法，从外界获得足够能量，使气体分子或原子中轨道所束缚的

3、电子变为自由电子， 便可形成等离子体。等离子体按气焰温度划分，实验室等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体。温度相 当于108109K完全电离的等离子体，如太阳、受控热核聚变等离子体，叫做高温等离子 体。低温等离子体又可划分为热等离子体和冷等离子体。热等离子体是在稠密高气压（1 大气压以上 ）下，温度为 103-105K 的等离子体，如电弧、高频和燃烧等离子体，它一般能够向外辐射 热量。冷等离子体是电子温度较高 （约 103-104K） 、气体温度低的等离子体，这种等离子体是不 会向外辐射热量的。如稀薄低压辉光放电等离子体、电晕放电等离子体、DBD 介质阻挡放电等离子体。低温等离子体目前研究

4、在能源、信息、材料、化工、医疗、军工、航天等领域表现出了技 术竞争力在同其他基础学科、技术领域的相互渗透、促进中，低温等离子体技术的研究与应用 得到了不断发展。1.2 等离子的工作原理离子体的能量可通过光辐射、中性分子流和离子流作用于聚合物表面，这些能量的消散过 程就使聚合物表面发生改性。在等离子体系中的中性粒子将通过连续不断地轰击固体表面将能 量转移给聚合物。这些中性粒子的能量具有四种形式：动能、振动能、离解能和激化能。动能 和振动能只对聚合物起加热作用，而自由基离解能则是通过引起聚合物表面的各种化学反应而 得到消散的，激化分子和原子是以与固体表面碰撞而达到消散的。这些准稳态分子和原子的能

5、量通常大于聚合物的离解能，因而在碰撞过程中会产生聚合物自由基。所以把织物密封置于该 电场，电场中产生的大量等离子体极其高能的自由电子，能促使纤维表层产生腐蚀、交换、接 枝和共聚反应。此外由于织物在处理过程中，等离子体中的分子、原子和离子渗入到纺织材料 表面，材料表面的原子逸入等离子体中，这个过程使纤维表面大分子链断裂，从而使纤维受到 等离子体粒子的刻蚀，表面产生粗糙的凹坑，使织物表面的吸湿性和粘着性增加，纤维之间的 摩擦力增加，伴随着可能产生的化学反应，使织物表面产生化学和物理改性。在真空状态下给气体施加电场，气体在电场提供的能量下会有气态转变为等离子体状态 （也称物质的 “第四态 ） 。其中

6、含有大量的电子、离子、光子和各类自由基等活性粒子。等离子体 是部份离子化的气体，与普通气体相比，主要性质发生了本质的变化，是一种新物质聚集态。利用等离子体中含有的大量电子、离子、激发态的原子、分子等活性粒子来轰击材料表面 时会将能量传递给表层分子，使材料发生热蚀、交联、降解和氧化，并使材料表面发生大量 的自由基或引进一些极性基团而使材料表面性能获得优化。低温等离子体技术通过高能粒子的物理和化学作用对纺织品/纤维表面进行改性，以其快捷、环保和干态的加工方式等特点，挑战传统以水为介质的化学湿法加工生产方式。2. 低温等离子体处理纺织品的方式及在纺织上的优点2.1 低温等离子体处理纺织品的方式低温等离子体的作用方式主要有三种：等离子体表面处理改性（PST 法）、等离子体接枝聚合（PGP法）和等离子体沉积聚合（PPD法）4。PST 法是指非聚合性等离子体如氧气、氮气、氢气、氨气或水蒸气等对材料表面或极薄表 层的活化、刻蚀处理，通常称为减量处理。因为低温等离子体中的电子等活性因素的能量（高达 20eV） 比有机化合物的化学键能 （PGP法是运用等离子体作用首先使表面活化，并引入活性基