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等离子体技术在纺织品整理中的应用

关键字：低温等离子体;纺织品;整理、EUROPLASMA

低温等离子体技术在纺织品整理中的应用等离子体是由离子、电子、自由基、激发态的分子和原子所组成的电离气体.等离子体处于激发、电离的高能状态，其电子的负电荷和离子的正电荷总数相等，宏观上对外不显电性,呈中性，故称等离子体.[1]后整理中采用低温等离子体（主要应用电晕放电和辉光放电产生）对纺织品进行表面改性（包括刻蚀、交联、聚合和接枝聚合等化学作用）.近年来，有关低温等离子体技术在抗静电、阻燃、防皱、拒水拒油、卫生整理等方面的应用研究十分活跃.[2]

1抗静电整理

纺织材料间或与其他物体间相互接触摩擦时，物体表面分子被极化,其中一侧吸引另一侧电子，而本侧电子后移或由一表面转移到另一表面，产生双电层,形成表面电位或接触电位.当两个物体被分开时,若两物体都是优良的绝缘体，则一侧物体表面带正电，另一侧物体表面带负电.静电会给纺织品的生产和使用带来麻烦，甚全危险，因此，要进行抗静电处理.低温等离子体处理纺织品可使纤维表面改性，亲水性提高，抗静电性增强,或通过等离子体聚合或引发亲水性单体在纤维表面接枝聚合,可改善纤维表面特性，提高织物的抗静电性.

1.1涤纶

用等离子体聚合或引发接枝聚合的方法可在涤纶织物上进行抗静电整理.等离子体聚合是在纤维表面形成薄膜涂层的加工方法，如用有机硅气体低温等离子体聚合,在涤纶织物表面形成薄膜，使涤纶制品的抗静电性、疏水性得到改善.美国SAC公司开发了等离子体引发接枝聚合涤纶织物整理方法.[3,4]该工艺在真空下用Ar低温等离子体对涤纶织物进行短时间处理，使涤纶表面C-H键的H被冲击掉而建立为数众多的游离基，接着用丙烯酸气体处理,使丙烯酸分子在涤纶表面进行接枝聚合,改善涤纶织物亲水性、防污性及抗静电性.该法处理的织物具有吸湿性、防污性和防再沾污性，能耐50次以上洗涤，而且对染色牢度无不良影响，织物的拉伸强度和耐磨强度也不降低.等离子体引发甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯（MPEGME）接枝的涤纶织物摩擦静电压、半衰期均比未处理试样明显减小，即抗静电效果提高,而且抗静电性随等离子体处理气体种类及浸渍单体浓度的差异而有所不同.[5]低温等离子体单独表面处理不能完全改善涤纶织物的抗静电性，而等离子体引发烯类单体在涤纶织物上接枝聚合也存在单体成本高的问题.西川等对染色的涤纶塔夫绸织物先用胺类抗静电剂整理后，再用不同气体低温等离子体处理，可进一步改善涤纶织物的抗静电效果.[6]

1.2丙纶

丙纶材料吸湿性差，易产生静电，一旦电荷聚集很难消除.TakashimaK等研究了经氩气、氮气和空气低气压等离子体处理后再经电晕放电处理的丙纶薄膜在电荷消除前后空间和表面电荷的变化情况,并通过X射线光电子能谱(ESCA)分析处理样品表面化学组成变化，探讨了抗静电加工机理.[7]研究发现，经低温等离子体处理后，丙纶表面仍然存在大量负电荷,即等离子体处理本身不能防止电荷在纤维表面聚集,但处理后能在丙纶表面产生电荷俘获陷阱，只需将试样浸入水中，表面电荷就能有效地去除，抗静电性有所改善.同时，等离子体处理后,试样表面的氧、氮极性基团增加.极性基团产生的机理有2种:(1)低温等离子体处理使试样表面与处理气体间反应产生极性基团；(2)等离子体处理使样品暴露于大气中，所含的不稳定自由基会继续与空气反应,产生极性基团.极性基团增加但并不能防止表面电荷聚集,只有将等离子体处理试样浸入水中才可以消除试样表面电荷，减弱表面带电能力,改善抗静电性.

1.3聚乙烯

聚乙烯是易产生静电的材料，该材料经低温等离子体处理后,表面产生的活性自由基与空气接触时发生氧化反应并在试样上引入羰基、羧基等含氧基团，试样处理时还会结合上氨基一类的含氮极性基团.因此，等离子体处理提高了聚乙烯薄膜表面的氧、氮基团量,其结果是亲水性改善、抗静电性提高.

2阻燃整理

常见的纺织纤维高聚物在300r左右发生裂解，产生部分气体，与空气混合形成的可燃性气体遇明火燃烧.选用合适的等离子体气体在纤维表面进行聚合(等离子体涂层)、利用等离子体引发单体在纤维表面上接枝聚合均可改变纤维热裂解历程,减少热裂解时可燃性气体的释放量，或使纤维表面形成一层不燃性物质而达到阻燃.

2.1聚合

Shi等研究了经CH4等离子体预处理,再采用CF4/CH4混合气体等离子体处理后的聚丙烯薄膜的阻燃效果.研究发现,CF4/CH4等离子体在预处理后的聚丙烯上的沉积速率大于处理前.等离子体处理过的聚合物表面有不饱和键，会影响试样阻燃效果.经CF4/CH4等离子体处理的聚丙烯燃烧速率并非均小于未处理试样,CH4浓度在一定范围时，处理试样的燃烧速率高于未