等離子體引發(fā)接枝聚合抗靜電性滌綸織物

等離子體引發(fā)接枝聚合抗靜電性滌綸織物

離子是由離子、電子、自由基、激發(fā)酸和分子組成的離子氣體組成的。當(dāng)它們位于激勵(lì)和干燥的高濕度狀態(tài)時(shí)，電子負(fù)電荷總量與離子正電荷總量相同，當(dāng)它們?cè)诤暧^上沒(méi)有電性，并且呈現(xiàn)出中立，因此被稱為離子。1抗靜電整理機(jī)理紡織材料間或與其他物體間相互接觸摩擦?xí)r,物體表面分子被極化,其中一側(cè)吸引另一側(cè)電子,而本側(cè)電子后移或由一表面轉(zhuǎn)移到另一表面,產(chǎn)生雙電層,形成表面電位或接觸電位.當(dāng)兩個(gè)物體被分開(kāi)時(shí),若兩物體都是優(yōu)良的絕緣體,則一側(cè)物體表面帶正電,另一側(cè)物體表面帶負(fù)電.靜電會(huì)給紡織品的生產(chǎn)和使用帶來(lái)麻煩,甚至危險(xiǎn),因此,要進(jìn)行抗靜電處理.低溫等離子體處理紡織品可使纖維表面改性,親水性提高,抗靜電性增強(qiáng),或通過(guò)等離子體聚合或引發(fā)親水性單體在纖維表面接枝聚合,可改善纖維表面特性,提高織物的抗靜電性.1.1等離子體引發(fā)接枝聚合用等離子體聚合或引發(fā)接枝聚合的方法可在滌綸織物上進(jìn)行抗靜電整理.等離子體聚合是在纖維表面形成薄膜涂層的加工方法,如用有機(jī)硅氣體低溫等離子體聚合,在滌綸織物表面形成薄膜,使滌綸制品的抗靜電性、疏水性得到改善.美國(guó)SAC公司開(kāi)發(fā)了等離子體引發(fā)接枝聚合滌綸織物整理方法.1.2抗靜電加工丙綸材料吸濕性差,易產(chǎn)生靜電,一旦電荷聚集很難消除.TakashimaK等研究了經(jīng)氬氣、氮?dú)夂涂諝獾蜌鈮旱入x子體處理后再經(jīng)電暈放電處理的丙綸薄膜在電荷消除前后空間和表面電荷的變化情況,并通過(guò)X射線光電子能譜(ESCA)分析處理樣品表面化學(xué)組成變化,探討了抗靜電加工機(jī)理.1.3聚乙烯薄膜的表面改性聚乙烯是易產(chǎn)生靜電的材料,該材料經(jīng)低溫等離子體處理后,表面產(chǎn)生的活性自由基與空氣接觸時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)并在試樣上引入羰基、羧基等含氧基團(tuán),試樣處理時(shí)還會(huì)結(jié)合上氨基一類的含氮極性基團(tuán).因此,等離子體處理提高了聚乙烯薄膜表面的氧、氮基團(tuán)量,其結(jié)果是親水性改善、抗靜電性提高.2等離子體涂層充放電纖維熱裂解阻燃整理常見(jiàn)的紡織纖維高聚物在300℃左右發(fā)生裂解,產(chǎn)生部分氣體,與空氣混合形成的可燃性氣體遇明火燃燒.選用合適的等離子體氣體在纖維表面進(jìn)行聚合(等離子體涂層)、利用等離子體引發(fā)單體在纖維表面上接枝聚合均可改變纖維熱裂解歷程,減少熱裂解時(shí)可燃性氣體的釋放量,或使纖維表面形成一層不燃性物質(zhì)而達(dá)到阻燃.2.1多組Shi等研究了經(jīng)CH2.2在纖維阻燃整理中的應(yīng)用纖維制品高聚物經(jīng)短時(shí)間非聚合性氣體處理,表面生成自由基能引發(fā)難燃性單體或阻燃劑在纖維表面接枝聚合,改變纖維表面特性,達(dá)到阻燃效果.同時(shí)因整理劑牢固地固著在纖維上,耐久性較好.利用等離子體引發(fā)丙烯酸在EVA上接枝聚合后,試樣續(xù)燃、陰燃時(shí)間延長(zhǎng),限氧指數(shù)高,成炭量隨接枝率的增加而增大.其他纖維高分子材料也同樣可用等離子體引發(fā)不燃性單體或阻燃劑在其上發(fā)生接枝聚合,改變纖維材料表面性能達(dá)到阻燃.劉霞等對(duì)棉、滌綸織物采用低溫等離子體進(jìn)行阻燃整理后,表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,阻燃織物的耐洗性得到較大提高.3等離子體處理改善纖維性能拒水、拒油整理是在織物表面施加一種低表面能的物質(zhì),并附著于纖維上或與之形成化學(xué)結(jié)合,使織物的表面張力遠(yuǎn)低于水或油類,不再被它們潤(rùn)濕.織物經(jīng)整理后仍保持良好的透氣、透濕性,不影響手感和風(fēng)格.傳統(tǒng)的拒水、拒油整理采用化學(xué)方法,對(duì)纖維有損傷,耗水、耗能大,環(huán)境污染嚴(yán)重.利用低溫等離子體涂層或等離子體引發(fā)單體在纖維表面接枝聚合,僅作用于纖維表層約10nm,不會(huì)對(duì)纖維造成損傷.3.1涂層AMajid等研究四氟化碳低溫等離子體處理紡織品,在纖維表面沉積氟化烴,等離子體產(chǎn)生的CF經(jīng)CF3.2織物的防水性能利用等離子體引發(fā)含氟烯類單體十七氟癸基丙烯酸酯(FFA)在滌綸織物上接枝聚合,接枝率僅需幾個(gè)百分點(diǎn)就可獲得實(shí)用的防水性,并有較好的耐洗牢度.先用等離子體處理織物,然后立即使其與含氟單體接觸,引發(fā)單體與織物接枝聚合,或?qū)⒖椢锝n在含氟單體中,然后進(jìn)行等離子體處理,引發(fā)單體在織物上接枝聚合.MillandM.M.等利用后一種聚合法將含氟單體接枝到羊毛纖維上,獲得了良好的拒水、拒油效果,也改善了羊毛纖維的防氈縮性.4等離子體引發(fā)接枝改性滌綸紡織品的抗菌性能在一定條件下,微生物(包括細(xì)菌、真菌和病毒)會(huì)生長(zhǎng)、繁殖甚至變異.人體分泌的汗水和皮脂等排泄物附著在皮膚上易導(dǎo)致微生物的滋生和繁殖.因此,必須進(jìn)行抗菌整理.低溫等離子體引發(fā)接枝聚合可用于抗菌整理.采用氧低溫等離子體處理滌綸,使其表面活化,引入過(guò)氧基團(tuán)引發(fā)丙烯酸接枝共聚生成含羧酸基的滌綸-丙烯酸接枝聚合物,再將羧酸基用1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳二亞胺活化,最后用殼聚糖或季銨化殼聚糖處理,得到殼聚糖接枝滌綸(PET-A-C,其中A為丙烯酸基團(tuán),C為殼聚糖分子)及季銨化殼聚糖接枝滌綸(PET-A-QC,其中QC為季銨化殼聚糖).通過(guò)搖瓶試驗(yàn)測(cè)定等離子體引發(fā)接枝改性滌綸紡織品的抗菌效果證明,接枝滌綸具有良好的抗菌性,且具有一定的耐洗牢度.5其他功能的分類5.1等離子體高能粒子與高分子材料表面作用機(jī)理低溫等離子體處理后,有2種機(jī)理使聚合物表面活化:(1)等離子體高能粒子與高分子材料表面作用產(chǎn)生化學(xué)活性;(2)高分子材料表面引入含氧或含氮極性基團(tuán)如—OH、—C—O、—COO、—NH5.1.1處理滌綸織物制備化等離子體整理工藝用氧化性氣體等離子體處理使聚酯等疏水性纖維表面引入某些含氧基團(tuán),纖維親水性提高,水滴容易在纖維表面鋪展,接觸角減小,織物穿著舒適,油污易洗,尤其是經(jīng)低溫等離子體處理后,織物表面產(chǎn)生了活性自由基.將處理的織物投入含丙烯酸單體的反應(yīng)槽內(nèi),單體被引發(fā)接枝到纖維上,使聚酯產(chǎn)生更大的親水性,易去污性更好.現(xiàn)用氬低溫等離子體處理滌綸織物,并通過(guò)改變等離子體處理?xiàng)l件(放電功率、放電時(shí)間)來(lái)控制等離子體表面改性程度,然后將等離子體活化滌綸織物浸漬在一定濃度的丙烯酸溶液中處理一段時(shí)間,使丙烯酸分子在滌綸織物表面進(jìn)行接枝聚合,從而改善其表面特性,易去污性得到明顯改善.5.1.2在合成纖維化學(xué)等離子體處理滌綸纖維親水整理是指改變纖維表面組成后,使織物容易吸汗(吸水)、傳濕迅速,提高穿著舒適性和功能性.利用電暈放電、輝光放電等離子體處理后,合成纖維等高分子材料吸濕性等可大大改善.選擇合適的等離子體或單體,將含氧官能團(tuán)引入到缺乏極性的高分子材料表面進(jìn)行改性,賦予材料親水性.因用干式處理不產(chǎn)生廢水,是一種綠色生態(tài)加工法,因此,受到廣泛關(guān)注.陳杰2)等利用氧等離子體處理滌綸纖維,發(fā)現(xiàn)經(jīng)等離子體處理后PET表面碳含量降低,氧和氮含量增加,表面非極性基團(tuán)—CH—減少,極性基團(tuán)—CO—、—C00—增加.5.1.3織物內(nèi)部應(yīng)力。當(dāng)織物內(nèi)羊毛織物收縮的原因:(1)松弛收縮,羊毛織物染整加工多采用松式或張力較小的設(shè)備,但織物內(nèi)部仍然存在一定的應(yīng)力會(huì)使織物存在潛在收縮,潤(rùn)濕后,內(nèi)應(yīng)力釋放,織物便發(fā)生縮水現(xiàn)象;(2)氈化收縮,羊毛鱗片層結(jié)構(gòu)引起的定向摩擦效應(yīng)以及羊毛的彈性造成縮絨性經(jīng)等離子體處理后的羊毛纖維定向摩擦效應(yīng)減小,并在大分子上引入了—NH5.1.4等離子體表面處理與防褶皺整理聯(lián)合使用等離子體表面處理是高分子材料表面改性的一種有效方法,處理后的表面特性主要取決于所使用的工藝氣體.表1列出了一些典型工藝氣體對(duì)處理材料表面的作用效果.等離子體表面處理使纖維、高分子材料表面活化,選用合適的助劑或單體可改變纖維表面性能并賦予織物一些特殊性能,如防皺、防紫外線、有香味等,處理效果優(yōu)于傳統(tǒng)濕加工法,如耐久性提高、助劑用量減少、纖維損傷小、強(qiáng)度保留率高等.將等離子體表面處理與防皺整理聯(lián)合使用時(shí),棉織物的強(qiáng)力保留率遠(yuǎn)高于單用防皺整理.王雪燕等研究了等離子體處理對(duì)棉織物防皺整理效果的影響,適當(dāng)?shù)牡入x子體處理能代替防皺整理工藝中的焙烘工序,改善了棉織物的抗皺性能,保證棉織物具有較高的強(qiáng)力保留率,同時(shí)也能降低織物上游離甲醛量,若等離子體處理后再焙烘,可進(jìn)一步降低織物上甲醛量,但織物的強(qiáng)力保留率沒(méi)有提高.5.2等離子體涂層通過(guò)低溫等離子體聚合反應(yīng),使單體在織物表面沉積并形成一層致密牢固膜,即等離子體表面涂層.能沉積的涂層聚合物是碳?xì)浠衔?、氟碳化合物、有機(jī)硅烷化合物等.利用等離子體聚合方法所生成的涂層薄膜均勻性高(對(duì)凹凸形狀織物也能均勻涂層)、氣泡少、耐溶劑性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性好、對(duì)底布粘接性好、涂層膜薄(10μm以下),但涂層速度較慢,因?yàn)樯傻木酆衔锝Y(jié)構(gòu)不明確,預(yù)測(cè)其特性困難,并且涂層膜可被洗去.選擇合適的等離子體涂層可開(kāi)發(fā)出新的功能性產(chǎn)品,如防紫外線、防遠(yuǎn)紅外線、拒水、拒油、防菌、防霉等功能,還能開(kāi)發(fā)出金剛石