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聚苯硫醚(PPS)是一種具有芳香環、1,4位帶有硫原子的高分子化合物。其大分子鏈結構規整,硫原子取代苯環主鏈上的對位氯原子,這種結構決定了PPS具有優異的性能,如有較高的熔點和玻璃化溫度,熱分解起始溫度高達430℃。纖維長期使用溫度170～190℃,200℃以下PPS不溶于任何溶劑。另外,阻燃性、無毒、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩定性也是PPS纖維突出的優點。因此它被廣泛應用于電子、電器、汽車、機械和航空航天等領域。另外,聚苯硫醚纖維針刺非織造布或機織物可用于熱的腐蝕性試劑的過濾,是較為理想的耐熱和耐腐蝕材料。但該纖維結構緊密、粘結性差、吸濕性差,大分子鏈上缺乏如-OH、-NH2、-CONH3、-COOR等極性基團,而且純聚苯硫醚制品的脆性較大、韌性較差,聚苯硫醚成型加工時要求模具溫度較高(130～150℃),熔融過程粘度不穩定,在空氣中高溫易氧化交聯。它的結構造成了PPS纖維粘結性差,使它在成型加工過程中遇到了很多的難題。因此我們研究利用低溫等離子體技術,采用這種環境友好型方法,對聚苯硫醚纖維進行表面改性,以提高其潤濕性及粘結性，從而增加PPS纖維的適用性。

低溫等離子體處理是一種對高分子材料傷害較小的方法。它可以在不改變聚合物母體性質的同時,達到改善聚合物表面性質的目的。這樣經過離子體處理后的紡織材料既可保持紡織品原有優點,又可賦予其新特征或消除某些缺點,是目前較為先進的一種改善纖維表面性質的方法。

低溫等離子體對聚苯硫醚纖維表面改性的機理

高能的電子和等離子體中的中性成分進行碰撞時會使得氣體分子發生電離或者離解過程,高能電子或離子在運動時必然會撞擊到空間中的其它分子,從而使分子成為激發態分子而具有活性,這些激發態的分子既可以是電場中的氣體分子,又可以是高分子材料表面的大分子鏈,被撞擊的分子同時接收到部分能量,從而在等離子體中產生大量具有化學活性的物種或基團。

激發態的分子不穩定,部分被分解成自由基,有的離子保留了能量而停留于亞穩態。此時自由基或離子在高分子材料表面反應時,有可能在其表面形成致密的交聯層。低溫等離子體與存在的氣體或單體也可能發生聚合反應,沉積在聚合物表面形成具有可設計性的涂層,或發生反應形成改性層。

低溫等離子體處理聚苯硫醚纖維時,高能粒子會轟擊纖維的表面,部分低溫等離子體中的電子、離子等高能粒子撞擊纖維表面引起濺射,或在等離子體中的某些化學活性種對纖維表面的化學侵蝕最終會導致材料表面變得粗糙,甚至出現大的凸起。纖維表面的侵蝕,增加了纖維的表面粗糙度和細微裂紋,從而增加了纖維的比表面積,所以纖維表面的摩擦性能和毛細效應都會有明顯的增加。

另外低溫等離子體處理聚苯硫醚纖維后,由于低溫等離子體中的活性粒子具有的能量一般都接近或超過C—C或其它含碳鍵的鍵能,纖維的部分能量會被纖維吸收,使纖維表面溫度升高,從而引起纖維表面化學組成和結構的變化,形成交聯層或生成表面自由基,這些自由基還能進一步生成單位特定的官能團,如-NH2、-OH、-COOH,它們的導入使經低溫等離子體處理后的纖維的潤濕性有了明顯的提高。

由上敘述可知,等離子體處理能很容易在高分子材料表面發生刻蝕,使纖維重量減少,表面粗化等。刻蝕使纖維比表面積有所增加,有利于增加它與涂層劑或其它材料的結合牢度。比表面積的增加有利于提高濕處理速率,增加潤濕性能,從粘結理論上來看纖維粘結性能得到了增強。

另外,高分子物質用N2、O2、NH3等氣體的低溫等離子體處理,會改變表面的化學組成,并引入極性基團或活性點,有的電子它們或者與被粘合材料、粘合劑面形成化學鍵,或者增加了與被粘合材料、粘合劑之間的范得華作用力,達到改善粘接的目的。