涤纶织物的气氧气混合气体处理

涤纶织物的气氧气混合气体处理

在过去10年的10年里，利用离子涂层技术来改善织物表面的特性，如吸湿性和其他材料的粘附性，引起了人们的注意。与传统的湿处理工艺相比,等离子体技术不需要消耗大量的水和溶剂,对环境的污染相当有限,是一种可持续发展的整理技术,因而具有非常广阔的前景。并且,等离子体改性只是对织物最外层100nm深度起作用,对织物及纤维的手感、弹性及强度几乎无影响等离子态常被称为固体、液体与气体之外的“物质第四态”,含有大量的带电粒子。当进行加热或添加其他能量而造成气体中的大量原子释放其中所含的部分或全部电子时,这种气体即可变成等离子体。这些原子中的剩余部分即会带有正电荷,而分离的负电子可自由移动。这些原子以及由此而形成的带电气体即被“电子化”。当足够的原子被电子化而显著影响到气体的电特性时,即会形成等离子体目前,等离子体处理技术可以根据处理温度分为高温和低温等离子体,或根据压强分为常压和低压等离子体。由于织物的耐高温性能一般较差,一般对织物的处理都采用低温技术。本试验应用的是低温低压等离子体表面改性。涤纶纤维是合成纤维中发展最快﹑产量最高的品种,具有许多优良性能。但对于低线密度且结构紧密的涤纶织物而言,由于涤纶纤维的疏水性,导致其吸湿性差,易起静电1试验部分1.1ge等离子处理等离子处理设备:瑞士国家联邦实验室(EMPA)的Bandbeschichtungsanlage等离子处理机。该设备的电离由射频电极激发,可以对最大宽度为65cm的材料进行半连续性的涂层处理。在该试验中等离子体处理的压强由该设备的真空泵控制,在0.1~100Pa间变化。处理时间:5,10,20,60,120和300s;输出功率:400W;使用气体:氩气/氧气。1.2电子显微镜照片意大利Soliani公司提供的涤纶复合丝平纹织物,纵密为20根/cm,横密为28根/cm。其电子显微镜照片如图1所示(由EMPA的Amray扫描电子显微镜测得,放大倍数为70.5倍)。试验前需先将织物剪成5cm×5cm的大小,固定在等离子处理机的内壁等待处理。1.3测试指标1.3.1吸湿性能测定一定大小的水滴在织物表面完全消失所需的时间,以评定织物吸湿性能。本试验中,采用微量进样器将10μl的去离子水在试样上方垂直滴在试样上,记录从液滴与试样接触到液滴在织物表面产生的镜面反光完全消失所需的时间1.3.2处理后织物的耐久性在等离子处理之后,植到纤维表面的极性基团并非稳定的结构,由于表面张力的作用这些极性基团容易反转到纤维表层的内部而使处理后的织物丧失改善的吸湿性,即处理效果的老化。处理后的织物抵抗这种老化发生的性能即抗老化性。抗老化性越强,则织物处理后的吸湿性随时间减弱得越慢。在等离子处理后1,2,7,14d和1个月时跟踪测试试样的吸湿性,以观察试样的抗老化性。2等离子体处理压力对处理效果的影响从图2可以清楚地看到各种压强的整体趋势,在1min内随着处理时间的增加,水滴的吸收时间减少得很快;而1min后,水滴的吸收时间则不再有显著减少。在各种处理压强下,在一定处理时间后都可以得到一个吸收时间的最小值,而更长的处理时间并不能再缩短吸收时间。这是由于表面活化(极性基团的植入)和表面蚀化(聚合物分子链的断裂和表面物质的移除)在处理过程中是同时发生的。随着处理时间的增加,一个“稳定态”将被确立,即极性基团的植入被表面蚀化限制而达到一种相对稳定的状态。处理压强对吸湿性改进的影响,整体来说压强越大则处理效果越快越明显。从图2可以看出,当等离子体处理压强从5Pa升至30Pa时,织物吸湿性能改进效果增长得很快;而当等离子体处理压强从30Pa升至90Pa时,织物的吸湿性变化则不那么明显。这是因为当压强较小时,等离子体中粒子密度较低,因此能与织物表面作用的粒子数量也较少。当压强增大,粒子密度增大,可以与织物表面作用的粒子增多,但同时粒子之间的碰撞也会增多,粒子到达织物表面所需克服的阻力也越大。当粒子之间的碰撞增多到一定程度时,压强的增大便对处理效果产生了消极作用改善后的吸湿性与处理过程中植入纤维表面的极性基团数量有关,而抗老化性能则是与极性基团的稳定性直接相关。在之后的一个月内,在较高的处理压强下得到的处理结果相对更不稳定,老化现象非常明显,如图3~图6所示。图中横坐标为处理后老化的时间,分别为1,2,7,14d和1个月,纵坐标为对应这一天所测得的10μl水的吸收时间,图中对应的折线斜率越大,则表明老化的速率越快。由图3~图6可见,5Pa和10Pa的处理效果在1个月内保持得很好,而30Pa和90Pa的抗老化效果则相对较差。这主要是因为在较高压强下等离子体内的活性粒子更多,与织物表面之间的作用也更剧烈,因而很容易产生“过处理”现象。“过处理”现象即由于活性粒子与织物表面作用过于剧烈而使聚合物分子链变得很短的现象。虽然这种加剧的作用可以在纤维表面植入更多的极性基团,但由于这些极性基团之间并未形成足够稳定的分子链而更容易反转到纤维表层的内部,从而使老化速度加快。比较4种压强下的抗老化效果可以看出,处理压强在10Pa时得到的吸湿性在一个月中保持得最稳定,最后得到的吸湿效果也最好。3等离子体表面改性对织物吸湿性和抗菌材料用量的影响在低温低压等离子体表面改性中,一定范围内增加处理时间可显著改善涤纶织物的吸湿性。本研究中,在1min内增加处理时间对处理效果有显著的改善;超过1min后,继续增加处理时间则无显著改善效果。在低温低压等离子体表面改性中,压强大小与涤纶复合丝平纹织物吸湿性改善效果所需的时间成反比。压强过大时易产生“过处理”效果,从而使改善的吸湿性抗老化能力减弱。根据本研究结