常压低温等离子体改性涤纶织物的研究

常压低温等离子体改性涤纶织物的研究

0纤维材料表面改性在压力条件下，介质阻抗放电（dap）可以均匀释放。所产生的低温配合物用于纺织材料的处理，而不是对材料基质的损害。其工艺节水节能,降低成本,无公害,并可采用连续处理工艺,因而引起了人们极大的兴趣,并正研究用于各种纺织品表面改性中。聚酯纤维具有优良的物理化学性能,但也存在吸湿低、容易积聚静电等缺点。聚丙烯纤维由于不吸湿,因而染色困难。本项目采用东华大学理学院自行研制的介质阻挡放电连续处理装置产生常压等离子体,对涤纶、可染改性细旦丙纶进行处理;探讨了氩气常压低温等离子体对涤纶织物表面性能的影响,以及氩气和氧气的混合气体的常压低温等离子体,对可染改性细旦丙纶织物表面性能的影响。1测试1.1本施主汁与丙酮的制备分别将普通涤纶(PET)和改性细旦丙纶织物置于含1%洗涤剂的清水中清洗15min,再用清水冲洗15min,于50℃烘箱烘4h,再浸于丙酮中2.5h,取出,晾干,待用。1.2设备1.3等离子体处理细旦丙纶织物的性能测试处理工艺和条件分别将预处理过的普通涤纶、可染改性细旦丙纶织物置于介质阻挡放电连续处理装置中进行表面改性处理,处理条件为:电源频率20kHz,功率400W,常压放电。处理涤纶时的氩气流速为3L/min,处理后对涤纶织物的毛效、即时吸湿性、与蒸馏水的接触角、抗静电性和断裂强力等性能指标进行测试,以确定等离子体处理的最佳时间参数,并比较处理前后性能的变化。处理可染改性细旦丙纶织物的气氛为氧气和氩气的混合气体,其中,氩气的流速为5L/min,氧气的流速为1.67L/min,处理时间8min。处理后,将2g经等离子体处理和未处理的可染改性细旦丙纶织物置于2%分散蓝S-2GRL、2g/L匀染剂PBC的染浴中,浴比40∶1,用预红外染色机(台湾瑞比)进行染色,染浴温度为130℃,保温1h。对染色后的可染改性细旦丙纶织物进行增深效应测试比较,并用扫描电镜观察,比较其纤维表面的变化情况。1.4测试测试1.4.1织物表面吸湿性测试毛效将未处理和处理的涤纶织物悬挂起来,织物下端浸入0.5%高锰酸钾溶液1cm;30min后,测量高锰酸钾溶液在织物上的上升高度;取每次的最高值代表其毛效。即时吸湿性将0.6μL蒸馏水滴于涤纶织物表面,用秒表测定其浸透时间,探讨即时吸湿性随处理时间的变化情况。接触角使用表面张力仪(DCA322)(美国Thermo公司)测试处理前后涤纶织物与蒸馏水的接触角(蒸馏水的表面张力为72.6×10-3N/m)。1.4.2抗静电性能测试采用LFY-4B型感应式静电仪(山东纺织研究院),在20℃、65%RH环境下,用定时法测试涤纶织物的半衰期。1.4.3断裂力测试采用H5KS织物强力测试仪(英国Hounsfield公司),在20℃、65%RH环境下,测试涤纶织物的断裂强力。1.4.4增深效应测量将染色后的2块可染改性细旦丙纶布,采用Datacolor-SF600(美国Datacolor公司)测色仪测量,以表观深度(K/S值)和亮度(L*)值表征其增深效应。1.4.5扫描电镜观察和实际应用将经等离子体处理8min和未处理的可染改性细旦丙纶织物,在真空条件下喷金后,用JSM-5600LV扫描电镜观察纤维表面,并比较可染改性细旦丙纶纤维表面处理前后的变化。2结果与讨论2.1涤纶织物表面润湿性能分别测试氩气常压低温等离子体处理前后涤纶织物的毛效、即时吸湿性和接触角,结果如图2~5。由图2知,未经等离子体处理涤纶织物的上升高度为12cm/30min;随处理时间的延长,其上升高度至16~17cm/30min左右,毛效显著提高。由图3知,在未处理涤纶织物表面滴上液滴,需733.65s液滴才能完全渗透和润湿织物;而经氩气常压等离子体处理涤纶织物,即使仅处理0.5min,表面也瞬间润湿,比未处理的即时吸湿性有显著改善。由图4知,氩气常压低温等离子体处理涤纶,可以明显改善涤纶表面润湿性,涤纶织物浸入蒸馏水中的接触角θ由未处理时的62.46°减小到32.52°,减小了47.93%。由图2~4知,涤纶织物经氩气常压低温等离子体处理后,其表面润湿性能显著改善。随着处理时间的延长,接触角θ有所增加,处理5min后,接触角θ基本不再增加,但处理3min左右会有一个波动起伏。涤纶织物表面润湿性能的改善,是表面非晶区含量增大,以及引入了本体所没有的-C=O、-OH等亲水性基团的结果。显然,处理时间短有利于连续化的工业生产,所以,本试验的处理时间以0.5min为宜。2.2等离子体处理涤纶织物的耐受力涤纶经氩气常压低温等离子体处理,测定其在不同处理时间下的半衰期,结果见图5。由图5知,涤纶织物经氩气常压等离子体处理0.5min后,半衰期由未处理时的300s降至1s;随处理时间的延长,半衰期略有增加;处理时间超过5min后,半衰期又将下降。从整体来看,涤纶织物经处理后,抗静电性能有明显改善。2.3断裂强力下降用氩气常压低温等离子体处理涤纶,其处理时间与断裂强力之间的关系见图6。由图6知,随处理时间的延长,涤纶织物的断裂强力略有下降。经5min处理后,织物断裂强力由未处理时的638.8N降至622.7N,约降低2.06%,处理5min后,断裂强力基本不再变化。氩气常压等离子体处理涤纶,使其表层大分子降解,聚合度下降,减小了分子间横向作用力。但是,等离子体处理仅对外层纤维的表面起作用,不影响织物内纤维,因而断裂强力只是略有下降。2.4织物l#值由图7知,经处理后的可染改性细旦丙纶织物K/S值,比未处理织物显著增大57.67%,而L*值明显减小。说明氧气/氩气混合气体常压低温等离子体处理,使可染改性细旦丙纶织物染色发生深色效应。2.5细旦丙纶纤维表面形态变化丙纶经氩气/氧气常压低温等离子体处理8min后,与未处理的SEM照片比较,可看出处理后的可染改性细旦丙纶纤维浅表面被蚀刻成凹凸不平的坑,纤维的表面形状发生了很大变化。这也是可染改性细旦丙纶织物染色发生深色效应的原因。3在涤纶织物气低温等离子体处理前后的断裂强度3.1通过测试涤纶织物的毛效、