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低压等离子体诱导接枝聚合制备超疏水棉织物的研究-纺织化学与染整工程专业论文
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浙江理工
浙江理工大学硕士学位论文
低压等离子体诱导接枝聚合制备超疏水棉织物的研究
低压等离子体诱导接枝聚合制备超疏水棉织物的研究
摘 要
棉织物因柔软、舒适和生物可降解性等优异的特点而广泛应用在服装面料 中。然而,由于棉纺织品缺少一定的疏水性和自清洁能力,使用过程中易被液体 浸湿和沾污,后期护理过程需要耗费大量水洗涤。因此,为了使棉纺织品能够广 泛的应用在服装面料中,对棉织物进行表面疏水改性显得很有必要。目前,有很 多传统的方法用来制备疏水性棉织物,比如常见的溶胶―凝胶法,化学气相沉积 法和层层自组装技术。伴随着当前印染企业节约水资源和减少能源消耗的要求, 一些制备疏水性棉织物的新型技术和方法应运而生。其中,等离子体诱导接枝聚 合法是一种环境友好的、有效率的干式加工技术,备受研究者关注。
本文以棉织物为基质,利用低压射频辉光等离子体诱导接枝聚合不饱和环状 硅系单体和直链酯系单体至棉织物上,成功的制备了具有超疏水表面的纺织品。 主要研究内容为:
(1)采用一种简易、高效的方法在棉织物基质上构造了无氟超疏水薄膜。在压 强为 10 Pa 条件下,采用空气等离子对预浸渍四甲基四乙烯环四硅氧烷(D4Vi) 的棉织物进行辉光放电处理,成功制备了具有超疏水表面的棉织物。通过场发射 扫描电镜、红外光谱、X 射线光电子能谱、元素能谱仪、热重分析和接触角测试 等手段对改性前后棉织物的表面形态、元素组成及疏水性能进行了表征,并探究 了等离子体对 D4Vi 的聚合机理。实验结果表明:改性后的棉纤维表面被聚合物 薄膜所包覆,空气等离子的处理时间为 5 min、功率为 100 W,棉织物与水的接 触角可达 150°。D4Vi 分子在空气等离子体的高能电子的轰击作用下,主要发生 断键和聚合反应,生成高分子聚合物,并最终沉积在棉织物上。
(2)采用浸轧不饱和单体 D4Vi,利用氦等离子体一步接枝共聚法成功的在棉织 物表面构建出超疏水聚合薄膜结构。结果显示:氦等离子处理条件控制压强为 20 Pa、处理功率 80 W、处理时间 2 min 时,可获得较好的接枝率值为 4.52%, 织物水接触角可达 150°;较高的接枝率有较好的耐水洗牢度,同时以氦气为等 离子体气氛减少了气体对沉积的高分子聚合物的刻蚀作用。
(3)采用氦等离子一步法对预浸渍甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)的棉织物进
I
行辉光放电处理,得到了具有疏水性能的棉织物。氦等离子处理条件控制压强为
40 Pa、处理功率 100 W、处理时间 180 s,SMA 浓度为 20%时,棉织物与水的接 触角可水达 149°。SMA 分子在氦气等离子体的高能电子的轰击作用下,主要发 生 C=C 的聚合反应,形成的高聚物包覆在纤维表面,但等离子体改性后的棉织 物手感和断裂强力稍微下降。
关键词:超疏水,棉织物,等离子体,四甲基四乙烯基环四硅氧烷,甲基丙烯酸 十八烷基酯,接触角
II
Study on the preparation of superhydrophobic cotton fabrics by the low pressure plasma-induced graft polymerization
Abstract
Cotton textiles are applied widely in clothing material due to their excellent bulk properties, such as softness, comfort and biodegradability. However, the cotton fabric is easily soaked and stained by liquids due to the abundant hydroxyl groups on its surface. For that reason, there is a strong demand to tailor their surface properties for specific applications. Many traditional methods have been designed to prepare h
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