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低溫等離子體技術在紡織品染色中的應用

來源：印染在線　發(fā)布時間：2009年03月08日

展義臻　朱　平　趙　雪　董朝紅(青島大學化學化工與環(huán)境學院,山東青島　266071)摘要:等離子體處理技術能明顯提高處理后織物的染色性能。本文主要簡述了等離子體技術的概念、提高紡織品的染色性能的處理方法、原理及其在各種纖維上的應用。從長遠看,等離子體處理在紡織品染色中具有廣泛的應用潛力。關鍵詞:等離子體;紡織品;染色性能中圖分類號:TQ193·8 　文獻標識碼:A 　文章編號:1672-1179(2007)04-031-6傳統(tǒng)染色以水為介質,染色時間較長,染色溫度較高,耗能大,對纖維的損傷大。一般染色結束后,染色殘液中染料未吸盡,或染色織物在后處理中洗下的浮色,都會造成嚴重的水污染。近年來,等離子體技術作為一種清潔、簡便、快速、節(jié)能的干態(tài)加工方式,在天然和化學纖維改性中得到廣泛的應用,逐漸引起人們的重視,低溫等離子體中的高能活性粒子與纖維表面作用,發(fā)生表面處理、接枝聚合等反應,改變了纖維表面的物理形態(tài)和化學組成,從而改善了纖維的染色性能。等離子體是指一種全部或部分被電離的氣體,氣態(tài)物質在熱、電等能量的作用下產(chǎn)生不同程度的分子及電子的分離,形成帶負電荷的電子和帶正電荷的離子等,這種包含原子、分子、電子、離子、光子、各種亞穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)粒子的混合氣體即為等離子體。等離子體大體上分為高溫等離子體(平衡等離體)和低溫等離子體(非平衡等離子體)。當電子溫度(Te)很高(104~105K),氣體溫度(Tg)近于常溫,Te遠大于Tg,等離子體處于熱的不平衡狀態(tài),稱之為低溫等離子體,紡織染整加工主要應用電暈放電和輝光放電產(chǎn)生的低溫等離子體。低溫等離子體用于染色加工有以下途徑:利用低溫等離子體的高反應性,在纖維表面引入親水基團(如-OH、-SO3H、-COOH)和對染料具有親和性的基團(如-NH2);利用低溫等離子體的高活性,在纖維表面生成自由基,從而引發(fā)單體在纖維表面接枝聚合,

使纖維表面接枝上與染料具有親和性的基團(如丙烯酸類單體);利用低溫等離子體表面處理的刻蝕作用,使紡織品表面粗糙化,減少對光的表面反射,增加對染料的吸收,提高染色織物的表觀深度和染色濃度。1等離子體處理棉織物染色棉纖維上含有許多極性的羥基,是一種親水性纖維,染色性能良好。然而等離子體處理后可通過對棉纖維的刻蝕和纖維表面改性,提高纖維表觀深度(K/S)和染料的上染百分率。氧氣在常用的幾種低溫等離子體改性氣體中(如N2、Ar等)刻蝕效果是最強的,未處理棉織物表面相對光滑,處理1分鐘后表面開始出現(xiàn)凹槽,5分鐘后凹槽和凹坑已經(jīng)非常明顯,而處理10分鐘后的纖維表面已經(jīng)成蜂窩狀。經(jīng)過刻蝕后,織物比表面積的增加引起了織物親水性和染料透染性的增加,這點對分子結構相對小的活性染料的影響尤為明顯。氧氣等離子體處理對棉纖維染色性能的影響主要體現(xiàn)在:氧氣低溫等離子體刻蝕作用引起的織物比表面積的增加,比表面積的增加有利于染料在纖維中的擴散;氧氣低溫等離子體處理后羧基等親水性基團的引入,提高了纖維的潤濕性,加快了染料向纖維表面吸附及向纖維內部擴散;等離子體的刻蝕作用使纖維表面粗糙化,提高了增深效應。但是需要注意的是等離子體的處理產(chǎn)生的刻蝕作用同樣會破壞棉織物表面羥基,羥基的損失將不利于染料活性基團與纖維反應,降低棉織物表觀染色深度(K/S)和總固色率;而且處理時間較長會引起纖維表面發(fā)生交聯(lián),同時降低上染速率和平衡上染百分率。

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