常压空气等离子体改性涤纶织物的润湿性能

常压空气等离子体改性涤纶织物的润湿性能

根据研究，压力补偿法作为一种清洁、环保的加工技术，可以大大提高丝绸表面的润湿性。1试验部分1.1x射线荧光能谱仪仪ST/RI型脉冲常压等离子体改性设备、JSM-5610型扫描电子显微镜、DSA-100型液滴形状分析仪、PHI-5000CESCA型X射线光电子能谱仪。涤纶平纹白坯织物,单位面积质量62g/m1.2等离子体处理时效性测试使用常压空气等离子体在3mm的极板间距下对涤纶织物放电处理180s,然后将织物在温度(25±2)℃、相对湿度(65±5)%的敞开空气中分别放置0天、1天、3天、7天、21天和45天,然后对其进行测试和表征,分析等离子体处理的时效性对其表面性能的影响。1.3加速电压的测量使用扫描电子显微镜分别对未处理和经等离子体处理0天、1天、7天和21天的涤纶织物进行表面形貌观察,使用的条件为:加速电压20kV,电流5mA,放大倍数为2400倍,标尺为20.0μm。采用使用DSA-100型液滴形状分析仪,测量去离子水液滴在各层织物正反表面完全铺展所需时间来评价其润湿性能的变化,分别在织物正反表面5个不同位置测铺展时间,取平均值。2结果与讨论2.1涤纶纤维表面形貌未处理与经常压等离子体处理后的涤纶织物在放置不同时间后的扫描电子显微镜照片见图1,它反映了各时间段涤纶样品的表面形貌。由图1可以看出:未经处理的涤纶纤维表面非常光滑;经过等离子体溅射刻蚀后的纤维表面出现了均匀分布的微小凹坑,且不同放置时间,涤纶纤维表面微小凹坑的数量和刻蚀程度基本相同,这说明涤纶表面的物理形貌并不会随放置时间的延长而产生变化,这一试验结果也与相关文献中的报道相吻合2.2o/c元素比率为研究放置时间对涤纶表面元素含量的影响,在不同时间对涤纶织物进行了XPS测试,涤纶织物表面元素的定量分析见表1。由表1中数据可以看出:涤纶表面C元素含量在常压等离子体处理之后显著降低,O元素含量相应增加,O/C元素比率因而呈现出较大幅度的上升;随着放置时间的延长,C元素的含量开始有所回升,同时伴随O元素含量的减少,O/C元素比率相应大幅下降;3天以后各元素及O/C元素比率的变化开始趋于稳定,直到测试的最后时间(45天)为止未见有更进一步的变化,此时,虽然O/C元素比率有了较大幅度的降低,但与处理前的样品相比仍有所提高。为研究O/C元素比率变化的原因,我们对涤纶表面XPS全谱中C1s峰进行了分峰拟合,其官能团C-C/C-H、C-O(及/或C-OH)、O=C-O(及/或COOH)以及C=O随放置时间的变化情况见图2。由图2可以看到:C-C/C-H的含量随着放置时间的增加逐步回升,直到第45天时稳定在67%左右;与此同时,三种含氧基团的数量随着放置时间的延长呈减少趋势。这一结果说明:虽然等离子体在放电过程中对涤纶织物表面引入了含氧基团,然而这种化学改性会呈现出时效性,这可能是因为随着放置时间的增加,含氧基团易从涤纶纤维表面脱落或向其内部偏转,从而造成了表面O/C元素比率的下降试验表明:随着放置时间的延长,纤维表面化学组分相应变化,最后趋于平衡。由于等离子体处理主要通过在材料表面产生溅射刻蚀和改变材料表面化学组分来达到改性目的,而纤维表面形貌试验结果反映,溅射刻蚀基本不随时间延长而改变,所以我们初步推断,纤维表面的C、O化学组分的改变,会导致等离子体处理效果的改变,在一定时间内效果逐渐变差,织物所得到的表面改性具有时效性。2.3织物表面润湿能力为研究涤纶织物表面的润湿性能,我们使用去离子水对其进行润湿时间测试,结果见图3。由图3中可以看出:液滴的润湿时间会随涤纶织物被放置时间的延长而增加,放置时间达到3天时,样品表面的润湿能力已基本达到平衡,润湿时间稳定在4s,虽然与刚处理后的效果相比有了较大的衰退,但与处理前相比仍有高达97.2%的提升。这说明等离子体对涤纶织物润湿性的影响会因其时效性而出现一定程度的减弱,但并不会完全消失3织物表面化学元素含量(1)等离子体的物理刻蚀效果不会随放置时间的延长而产生变化,放置达到21天时,涤纶纤维表面凹坑的数量、刻蚀程度以及分布的均匀程度与刚处理后相比均无明显的区别。(2)经等离子体处理涤纶表面的O/C元素比率会随放置时间的延长而逐渐降低,并在7天后趋于稳定;C-O(及/或C-OH)、O=C-O(及/或COOH)以及C=O三种含氧基团会因从纤维表面脱落或向其内部偏转而造成数量的逐渐降低,而C-C/C-H的含量则相应的有所增加。(