有研究表明，等離子體處理可以改善纖維制品的潤(rùn)濕、易去污、印花、染色性等。低溫等離子體有電暈放電和輝光放電兩種，本項(xiàng)目主要研究輝光放電。通過(guò)測(cè)定織物的失重率、毛效和斷裂強(qiáng)力，評(píng)價(jià)低溫等離子體處理對(duì)棉織物堿退漿的效果，并結(jié)合電鏡觀(guān)察分析低溫等離子體的作用原理。

　　1實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1材料及試劑

　　織物：純亞麻坯布

　　助劑：氫氧化鈉（分析純，北京化學(xué)試劑公司），滲透劑STl2 CIL京中紡化工有限公司）。

　　1.2試驗(yàn)儀器

　　HD22型冷等離子體改性設(shè)備（常州新區(qū)世泰等離子體技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司），LCK2800型紡織品毛細(xì)效應(yīng)測(cè)定儀（山東紡織研究院測(cè)控設(shè)備開(kāi)發(fā)中心），HD026N型電子強(qiáng)力儀（南通宏大試驗(yàn)儀器有限公司），JSM26360掃描電鏡（日本電子）。

　　1.3試驗(yàn)方法

　　1.3.1常規(guī)堿退漿工藝處方/（g/L）

　　NaOH x

　　潤(rùn)濕劑2

　　溫度/℃100

　　時(shí)間/min 30

　　浴比1：30

　　1.3.2低溫等離子體處理堿退漿

　　工藝流程：亞麻織物105℃預(yù)烘干2 h一低溫等離子體處理（氬，30 Pa）一105℃烘干2 h一稱(chēng)量一堿退漿一熱水洗（80℃X 2次）一溫水洗（50℃X 2次）一冷水充分淋洗一105℃烘干2h，稱(chēng)量

　　1.4性能測(cè)試方法

　　1.4.1失重率測(cè)定

　　失重率=（W1一Wh）/wf X 100%，式中w1為坯布試樣質(zhì)量，wh為低溫等離子處理或堿退漿處理后的試樣質(zhì)量。樣品處理后稱(chēng)量前均平衡2 h。

　　1.4.2毛效測(cè)試

　　按FZ/T 01071--1999《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測(cè)試。

　　1.4.3斷裂強(qiáng)力的測(cè)定

　　按GB/T3923。1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法》，測(cè)定織物的斷裂強(qiáng)力。

　　1.4.4 SEM測(cè)試

　　采用掃描電子顯微鏡Hitachi 523200N。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1常規(guī)堿退漿處理

　　為對(duì)比低溫等離子體處理對(duì)亞麻織物退漿的影響，分別使用濃度為5、10、15、209/L的NaOH對(duì)純亞麻坯布進(jìn)行退漿處理30min，退漿效果見(jiàn)表1。

　　由表l知，隨NaOH濃度增加，失重率和毛效隨之增加：NaOH濃度達(dá)10 g/L時(shí)，失重率達(dá)4.76%，毛效達(dá)9.0cm/30 min，滿(mǎn)足一般染整后加工的要求。

　　2.2低溫等離子體處理對(duì)亞麻織物退漿影響

　　2.2.1低溫等離子體處理對(duì)漿料的作用

　　為了比較、分析等離子體對(duì)漿料的作用情況，將常規(guī)堿退漿和經(jīng)氬氣低溫等離子體處理不同時(shí)間的失重率列于圖1中。結(jié)合文獻(xiàn)[7]研究成果，確定等離子體處理?xiàng)l件為100 W，30 Pa。

　　由圖l可見(jiàn)，低溫等離子體處理1，5，10 min的試樣失重分別為0.95%，1.37%和1.97%。這一現(xiàn)象表明隨著等離子處理時(shí)間的延長(zhǎng)，織物的失重率上升，這是因?yàn)榈入x子體對(duì)纖維表面有雙重作用，一方面對(duì)纖維表面進(jìn)行刻蝕，另一方面極性的等離子體對(duì)纖維表面具有氧化作用，使原來(lái)結(jié)構(gòu)緊密的部分因氧化而疏松，并逐步被刻蝕下來(lái)。處理時(shí)間越長(zhǎng)，功率越大，等離子引發(fā)的高速粒子數(shù)量越多，能量也越大，對(duì)纖維表面的轟擊及刻蝕作用越重。

　　2.2.2低溫等離子體處理?xiàng)l件對(duì)退漿效果的影響

　　（1）處理時(shí)間對(duì)退漿效果的影響

　　為了確定亞麻織物最佳低溫等離子體處理?xiàng)l件，分別研究了處理時(shí)間，處理功率和壓強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。首先研究了處理時(shí)間對(duì)織物前處理的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

　　由表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著處理時(shí)間的增加，織物的失重率，毛效均不斷增加。亞麻纖維經(jīng)低溫等離子體處理后，在纖維表面形成較多的親水基團(tuán)、微小凹坑和微細(xì)裂紋，有利于提高織物的吸水性能。觀(guān)察表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，處理時(shí)間由5 min增加到10 min，織物的失重率，毛效提高效果不明顯，比較合理的低溫等離子體處理時(shí)間為5min。

　　（2）處理功率對(duì)退漿效果的影響

　　在處理時(shí)間確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了處理功率對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

　　NaOH 10 g.L-1，時(shí)間30 min

　　由表3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著處理功率的增加，織物的失重率和毛效均不斷增加，而織物的毛效在處理功率為200 W的時(shí)候達(dá)到最大值。由于等離子體處理功率增加，反應(yīng)室內(nèi)被激發(fā)的等離子氣體的數(shù)量也相應(yīng)增加，使其與漿料表面的反應(yīng)更加徹底，更多的大分子鏈被打斷，形成水溶性較好的小分子，或進(jìn)一步氧化成氣體揮發(fā)到周?chē)�環(huán)境中[9]。

　　綜合處理后織物的各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果，可以看出等離子體最佳處理功率為200 W。

　�。�3）處理壓強(qiáng)對(duì)退漿效果的影響

　　為最終確定純亞麻織物的最佳低溫等離子體處理?xiàng)l件，繼續(xù)研究了壓強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

　　由表4可以看出，處理壓強(qiáng)為30Pa時(shí)，織物的處理效果最好。隨著處理壓強(qiáng)的增加，反應(yīng)室內(nèi)的氣體密度增加，被激發(fā)的等離子體數(shù)量也相應(yīng)增加。在同樣的時(shí)間和功率下，壓強(qiáng)越大，漿料與等離子體反應(yīng)越充分，漿料表面發(fā)生的物理和化學(xué)反應(yīng)更徹底，漿料的失重率得到提高。

　　但處理壓強(qiáng)也不宜太大，當(dāng)壓強(qiáng)過(guò)大，反應(yīng)室內(nèi)的氣體分子過(guò)多，等離子激發(fā)時(shí)攜帶一定的能量，氣體密度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致部分?jǐn)y帶能量的等離子體與其它粒子發(fā)生撞擊，在撞擊的過(guò)程中會(huì)發(fā)生能量傳遞，等離子體的飛行速度將會(huì)降低，使得等離子體撞擊漿料表面的速度減小，將會(huì)影響等離子體對(duì)漿料的刻蝕效果和反應(yīng)程度。因而等離子體處理壓強(qiáng)改變，會(huì)使織物的潤(rùn)濕性略有提高或基本不變。

　　綜合上述分析，可以得出低溫等離子體處理亞麻織物最佳工藝參數(shù)：處理功率為200 W，處理時(shí)間為5 min，壓強(qiáng)為30 Pa。

　　2.2.3低溫等離子處理對(duì)纖維表面的影響

　　為了探討低溫等離子體對(duì)漿料的氧化、降解和刻蝕作用，拍攝了掃描電鏡照片（SEM），以觀(guān)察亞麻纖維表面性狀的變化，見(jiàn)圖2。

　　圖2亞麻纖維掃描電鏡圖

　　圖l（a）是未經(jīng)處理的純亞麻坯布的電鏡照片。可以看出，纖維表面被漿料完全包覆，纖維之間也連結(jié)著的漿料。經(jīng)低溫等離子體處理1 min后（見(jiàn)圖l（b）），纖維表面的漿料出現(xiàn)凹坑和裂紋，并且連結(jié)纖維的漿料消失，這有利于退漿時(shí)NaOH的滲入，進(jìn)而快速溶脹并分解漿料。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，如圖1（C）、（d）所示，纖維表面漿料的凹坑和裂紋加深。當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到10 min時(shí)，纖維表面開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)微縫隙，這為提高毛效提供了可能性。因此，經(jīng)低溫等離子體處理后的亞麻織物就有可能在短時(shí)間、低濃度堿條件下，達(dá)到理想的退漿效果。

　　2.2.4低溫等離子體處理后最佳退漿工藝的確定

　　在最佳低溫等離子體處理工藝條件（200 W，30Pa，5 min）下，研究了亞麻織物的低溫等離子體處理后的最佳退漿工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

　　如表5所示，當(dāng)退漿時(shí)間為10 min，NaOH濃度為6g/L時(shí)，失重率為4.75%，毛效為9.4 cm·30 min-1，達(dá)到常規(guī)堿退漿30 min，NaoH濃度為10 g/L的效果。為對(duì)比坯布、常規(guī)堿退漿布以及經(jīng)低溫等離子體處理后的退漿布的性能，將各項(xiàng)指標(biāo)列于表6中。

　　如表6所示，等離子體處理后退漿與常規(guī)堿退漿的失重率基本一致，斷裂強(qiáng)力高于常規(guī)退漿是由于堿量減少了40%，時(shí)間縮短了67%，降低了纖維的損傷，同時(shí)等離子體處理后增加了纖維、紗線(xiàn)之間的抱合力，因此處理后的織物斷裂強(qiáng)力有所提高。等離子體處理后纖維表面開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)微縫隙，同時(shí)高能量的離子束可切斷漿料大分子，還可切斷纖維所含的一部分蠟質(zhì)等疏水性物質(zhì)的大分子鏈，使其在退漿過(guò)程中與漿料一起被去除，從而使毛效和纖維潤(rùn)濕性提高。

　　3結(jié)論

　　（1）低溫等離子體處理后，織物有一定的失且時(shí)間越長(zhǎng)，失重越大。

　　（2）當(dāng)?shù)蜏氐入x子體處理工藝條件為200 W，30Pa，5 min時(shí)，退漿效果最好。

　�。�3）低溫等離子體處理純亞麻坯布，可在漿料表面形成凹坑和裂紋，有利于堿退漿。低溫等離子體處理后再經(jīng)6 g/LNaoH退漿處理10 min，能達(dá)到常規(guī)堿退漿10 g/L NaOH退漿處理30 min的失重率，且其毛效高于后者，對(duì)纖維造成的損傷較小。

　　來(lái)源： 王鴻曉 王建明