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滌綸(PET)學(xué)名聚酯(聚對苯二甲酸乙二醇酯)纖維,進入二十一世紀(jì)以后,其產(chǎn)量增速持續(xù)高于其它纖維,中國滌綸織物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動著著全球織物工業(yè)的發(fā)展。滌綸織物具有高致密性、高結(jié)晶性、疏水性強,其分子結(jié)構(gòu)規(guī)整,大分子中除了存在兩個醇羥基外,PET纖維本身結(jié)構(gòu)中無其他極性基團,導(dǎo)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(yù)處理。

等離子體的定義

等離子體可以看作一種物質(zhì),與氣體、液體、固體并列的一種物體狀態(tài),即為物質(zhì)的第四態(tài)。等離子體豐富在全宇宙空間中,等離子體物質(zhì)幾乎占全宇宙物質(zhì)的百分之九十九,幾乎可以說等離子體這種物質(zhì)是組成全宇宙的主體。等離子體這種物質(zhì)是電離的氣態(tài),其內(nèi)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(chǎn)生一系列的化學(xué)和物理反應(yīng),如圖1等離子體工作過程,當(dāng)?shù)入x子體碰撞物體表面時,不僅能將其本身的能量轉(zhuǎn)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(zhì)的分子產(chǎn)生解吸反應(yīng),還會有少部分的粒子發(fā)生自濺射,尤其是一些亞穩(wěn)態(tài)粒子和電子容易直接擊穿材料內(nèi)部,造成表面微坑,微坑深度最高達(dá)到50nm;當(dāng)材料內(nèi)部分子受到碰撞后,電子層受到刺激,產(chǎn)生電子躍,并產(chǎn)生輻射和濺射;淺層粒子甚至?xí)艿轿镔|(zhì)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(shù)對滌綸織物表面改性原理

等離子體處理設(shè)備工作時,等離子體空腔內(nèi)高速運轉(zhuǎn)的氣體分子和電子撞擊,從而產(chǎn)生多種物質(zhì)。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(fā)態(tài)?？焖僖苿拥碾娮邮箽怏w分子獲得或丟失電子或斷開化學(xué)鍵形成離子和自由基碎片?？諝獾入x子體與滌綸織物主要發(fā)生反應(yīng)機理如圖2所示:

圖2 空氣等離子體處理滌綸織物反應(yīng)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(dāng)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(xué)鍵就會被打開,從而產(chǎn)生自由基,甚至使聚合物材料大分子的分子鍵發(fā)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(dāng)動態(tài)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(dǎo)致接觸角測試不準(zhǔn)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(jīng)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(huán)境污染、節(jié)約用水、節(jié)約能源的理念,又具有操作簡便、高效、易于控制的優(yōu)點。