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滌綸(PET)學名聚酯(聚對苯二甲酸乙二醇酯)纖維,進入二十一世紀以后,其產量增速持續高于其它纖維,中國滌綸織物產業的發展帶動著著全球織物工業的發展。滌綸織物具有高致密性、高結晶性、疏水性強,其分子結構規整,大分子中除了存在兩個醇羥基外,PET纖維本身結構中無其他極性基團,導致其吸濕性差。為了獲得良好的親水吸濕性，必須對滌綸織物進行預處理。

等離子體的定義

等離子體可以看作一種物質,與氣體、液體、固體并列的一種物體狀態,即為物質的第四態。等離子體豐富在全宇宙空間中,等離子體物質幾乎占全宇宙物質的百分之九十九,幾乎可以說等離子體這種物質是組成全宇宙的主體。等離子體這種物質是電離的氣態,其內部擁有電子、中性粒子和離子,并且都是有能量的,在與其他物體碰擊時,會將自己本身的能量傳遞給物體的原子和分子,從而產生一系列的化學和物理反應,如圖1等離子體工作過程,當等離子體碰撞物體表面時,不僅能將其本身的能量轉移到物體表面分子上,而且還會造成表面被蝕刻,使吸附在材料表面的氣體、其他物質的分子產生解吸反應,還會有少部分的粒子發生自濺射,尤其是一些亞穩態粒子和電子容易直接擊穿材料內部,造成表面微坑,微坑深度最高達到50nm;當材料內部分子受到碰撞后,電子層受到刺激,產生電子躍,并產生輻射和濺射;淺層粒子甚至會跑到物質表面以上的空間。

圖1 等離子體改性過程

等離子體處理技術對滌綸織物表面改性原理

等離子體處理設備工作時,等離子體空腔內高速運轉的氣體分子和電子撞擊,從而產生多種物質。由于電場中的電子因加速捕獲到能量,同時與空氣中的原子、分子撞擊,將能量傳遞給這些原子、分子等粒子,這些粒子會被電離成新的粒子或激發態。快速移動的電子使氣體分子獲得或丟失電子或斷開化學鍵形成離子和自由基碎片。空氣等離子體與滌綸織物主要發生反應機理如圖2所示:

圖2 空氣等離子體處理滌綸織物反應機理 

這些粒子受到電場的撞擊,電場又再次加速了聚合物表面的碰撞,當活性粒子的能量比物體表面分子的鍵能大,物體表面分子間的化學鍵就會被打開,從而產生自由基,甚至使聚合物材料大分子的分子鍵發生斷裂、分解,空氣等離子體處理滌綸織物后在纖維表面引入的極性基團有-OH,-COOH,-C=O-,-NH2-等,賦予織物表面新的性能。

等離子體處理對滌綸織物潤濕性能分析

因為等離子體處理對滌綸聚酯纖維具有輕微的刻蝕作用,這種刻蝕作用可提高聚酯纖維的表面粗糙程度和比表面積,同時還為滌綸聚酯纖維表面引入了大量的-OH和-COOH等含氧親水基團來提高滌綸聚酯纖維的表面能,使織物表面極其親水,所以當動態水接觸角測試儀測試角度時,水滴會迅速擴散并立即被織物表面吸收,導致接觸角測試不準確,等離子處理前后對比如圖3所示。

圖3 滌綸織物等離子體處理前后對比

等離子體對滌綸織物表面改性效果顯著,經等離子體處理后的滌綸織物在潤濕性能、附著性能等方面都有所提高。等離子體處理滌綸織物既貫徹了減少環境污染、節約用水、節約能源的理念,又具有操作簡便、高效、易于控制的優點。