等离子体表面处理技术作为一种绿色、环保、安全、节能的干式加工方法,在天然纤维和化学纤维改性处理上独具特色,近年逐渐引起人们的重视。低温等离子体中的高能活性粒子与纤维表面相互作用,例如表面活化、接枝聚合等,改变了纤维表面的形貌特征和化学组成,从而改善了纤维表面功能特性。
我们知道等离子体虽然是呈电中性的基团,但其中含有大量的活性粒子:电子、离子、激发态分子原子、自由基、光子等,它们的能量范围在1-10eV间,这样的能量级别是纺织材料中有机分子的结合能的能量范围,因此等离子体中的活性粒子会和纺织材料表面发生物理和化学作用,物理作用如解吸、溅射、激发、刻蚀;化学反应例如交联、氧化、聚合、接枝等。
1、天然纺织纤维和织物
天然纺织纤维和织物主要是指棉、麻、兔毛、羊毛、蚕丝等。棉织物的脱脂,如在真空等离子表面处理设备中通入O2或空气,在低压条件下反应腔体进行辉光放电,氧离子体分解棉纤维表面的油脂和脱脂;另外等离子体工艺可提高羊毛、兔毛的摩擦系数,提升饱合力和可纺性,改善羊毛的毡缩性和染色性。
2、合成纤维
合成化学纤维具有优良的机械性能,但润湿性差,染色性差,并且容易产生大量静电。经过等离子体表面处理之后,会在纤维表面引入大量的亲水基团,润湿性明显提高,毛细现象非常明显。例如电子行业用于丝网印刷的织布,主要成分是聚酯纤维(POLYESTER FIBERS),简称PET纤维,俗称“涤纶”,为保证其油墨的渗透性,加入等离子表面处理工艺,如图2所示PET纤维等离子表面处理:
经过等离子表面处理之后,再在纤维表面进行接枝,则获得长久性的亲水性,同时随着不同性质的气体等离子体或等离子体中充入不同的化合物,可使纺织品具有亲水性、疏水性、阻燃性、抗皱性等特殊功能。表1列出几种常见的天然和合成纤维材料的等离子体表面处理(改性):
3、等离子表面处理在纺织行业中的工艺价值
现代的纺织品需要经久稳定的色彩牢固度,同时还要减少溶剂的使用,以利于环保友好和身体健康。经过等离子表面处理的纤维和织物,其润湿性能明显提高,能够牢固而持久地附着。
借助等离子表面处理工艺,可以研发创造新的功能性涂层面料,赋予产品新的附加值,提高企业核心竞争力。并且等离子表面处理属于干法工艺,可以使生产流程绿色环保,减少污水排放,经营成本和维护成本显著降低;同时可以改善工艺,提高产品品质和良率。