［转贴］等离子体技术在羊毛染整加工中的应用
羊毛是一种天然蛋白质纤维,它具有诸多优良的特性,如光泽柔和、良好的弹性、耐磨性、吸湿性以及保暖性等,但也有许多不足,如羊毛织物易毡缩变形。传统方法处理羊毛鳞片层往往需要用含氯氧化剂,处理过程会产生ＡＯＸ(可吸的有机卤素),对环境造成的污染比较严重。等离子体技术是干式反应体系,节水节能、环境污染少,处理仅涉及纤维的表面,不破坏纤维自身的性质,理论上可应用于各种纺织品基质物。本文重点讨论了等离子体技术在羊毛织物染整加工中的应用。 <br /><br /> 1 传统处理鳞片层的方法 <br /> 普遍认为羊毛鳞片层结构是影响羊毛表面性质的主要因素,目前国内外的毛织物整理方法大都是对鳞片进行适当的破坏。主要有2个途径:一是采用释氯剂如二氯异三聚氰酸或其钠盐等破坏鳞片层。释氯剂价格较低,在酸性和室温条件下的反应速度相当快,使用较方便。二是采用氧化剂如过硫酸及其盐类、高锰酸钾等处理,它们的价格相对较高,反应速度也慢,因此应用得不多。但这2种方法都会引起羊毛的强力损失,还带来污水的公害。 <br /> 2 等离子体及其作用原理 <br /> 2 1等离子体概述 <br /> 广义等离子体指包含正负电荷相等的大量带电粒子的物质聚集状态。狭义等离子体是指一种全部或部分被电离的气体。气态物质在热、电等能量的作用下产生不同程度的分子及电子的分离,形成带负电荷的电子和带正电荷的离子等。这 <br />种包含原子、分子、电子、离子、光子、各种亚稳态和激发态粒子的混合气体即为等离子体。 <br /> 2 2 等离子体处理织物的作用原理 <br /> 等离子体改性高分子材料的方法主要有3种:一是主要对材料表面或极薄表层进行活化、刻蚀处理;二是首先使处理表面活化并引入活性基团,然后在此基础上运用接枝方法在原表面上形成许多支链,构成新表层;三是运用气相聚合物沉积 <br />到处理表面上形成薄膜。 <br /> 在等离子体发生器中,除了等电量的正、负粒子外,还存在许多化学活性物质及其因辐射消散而发出的不同波长的光子。等离子体的能量可通过光辐射、中性分子流和离子流作用于聚合物表面。等离子体中的分子、原子和离子渗入到材料表面,同时材料表面的原子逸入等离子体中。 <br /> 这个过程可以使纤维表层的大分子链断裂,呈微观不平的粗糙状态,为进一步改性创造条件;或在表面生成离子、自由基团而改变纤维表面的亲水性、渗透性、导电性以及分子量等。另外,聚合物表面的结晶相和无定形相的比例也可能发生变化。可应用于等离子体技术的气体有多种,应用不同的气体可获得不同的效果。 <br /> 人工获得等离子体的方法主要有热电离、光电离、气体放电、辐射放电、冲击波等。工业制取等离子体以气体放电为主。等离子体分类有各种方法,大多数将其分为高温等离子体和低温等离子体。纺织染整加工主要应用低温等离子体(ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰｌａｓｍａ),它又称非平衡等离子体。 <br /> 3 等离子体技术在羊毛染整加工中的作用 <br /> 3 1 羊毛防毡缩性 <br /> 经过等离子体处理的羊毛纤维,用扫描电子显微镜观察(放大3000倍)发现,鳞片主体基本完整,而多处鳞片尖角芒刺被打钝,鳞片“起翘角”变小。进一步放大(10000倍)观察,可见羊毛纤维鳞片表面在等离子体处理时被刻蚀的大量痕迹。这种表面微观粗糙度的增加和纤维抱合时接触面积的增加,导致了纤维表面摩擦系数的提高。表1为经氧等离子体处理3ｍｉｎ后羊毛表面摩擦系数的变化。 <br /><br /><br /><br /> 表1表明,羊毛经等离子体处理后,虽然正逆鳞片方向的湿摩擦系数(μ1,μ2)均有所提高,然而定向摩擦效应却减小了,因而所得的产物具有很好的防缩性。 <br /> 3 2 改善织物吸湿性 <br /> 在低温等离子体(ＬＴＰ)作用下,织物的中性表面变成极性表面,这是因为表面的刻蚀增加了羊毛纤维表面亲水性基团的含量。羊毛表层的胱氨酸转变为磺基丙氨酸,是增加对水的吸附作用的主要原因。另外,除了降低羊毛表层交联密度,增加磺基丙氨酸以外,内表皮和鳞片层细胞膜的复合物也被改性,因而加快了水分子的扩散。通过ＬＴＰ处理,羊毛表面的吸附作用也可以通过提高纤维和水之间的氢键作用来改善。 <br /> 3 3 改变表面静电性质 <br /> 表面静电性质可以用放电时间ｔｓ来表示,放电时间越短则样品表面放电能力越好。经等离子体处理后样品的ｔｓ值比末处理的小。这是因为经等离子体处理后,吸湿性的改善有利于纤维的导电。1995年,Ｈｅｓｓｅ等人指出纤维表面的水分子可以产生一层连续的薄膜,它可以使纤维表面粒子自由地移动,进而提高纤维的表面电导率。 <br /> 3 4 提高织物的可染性 <br /> ＭｕｎｃｈｅｕｌＬｅｅ等人曾报道经等离子体处理后样品的初染速率比未处理样品的大。未处理样品和处理后样品的ＳＥＭ照片表明处理后样品纤维表 <br />面有一些凹槽。纤维表面的这种改变使得染料容易在纤维中扩散,因此,纤维的上染速率和匀染性提高了。但平衡上染率没有显著的变化,因为羊毛纤维上存在的染座对平衡上染率起决定性作用。由于染座和羊毛纤维的内部结构有关,纤维任何内部结构的改变都将影响染座的数量。而等离子体仅仅能在纤维表面喷溅1000 的深度。这还不足以改变纤维的整个内部结构。因此,ＬＴＰ处理后纤维上大多数染座是保持不变的。纤维表面发生刻蚀后,形成大量的微小凹坑或裂纹,入射光在表面发生多次反射和吸收,大大提高吸收效率,对色光起到增深作用。 <br /> 4 等离子体的局限性及克服方法 <br /> 研究表明,仅用等离子体处理的织物具有比较明显的时效性,例如经等离子体处理后,随着放置时间的延长,由于表面亲水性基团向内翻转,使纺织材料表面的亲水性会随之下降,以至一段时间后和未处理过的织物差不多;有的材料经等离子 <br />体处理后,会在空气中发生自氧化作用,生成其它的官能团。仅用等离子体处理的织物远远达不到“机可洗”的要求,因此后续加工是必不可少的。目前,生物技术、树脂、 等进行后续加工是研究的重点,利用它们的优点与等离子体技术互补,可达到更好更长久的效果。 <br /> 5 结论 <br /> 传统的羊毛处理方法以湿加工为主,不但需要消耗大量的水,而且会带来污水公害的问题。等离子体这一新的环保型处理工艺为此开辟了广阔的前景,但以前的研究绝大多数是真空(低压)等离子体,设备的局限性很难使其实现工业化的连续生产。随着常压等离子体设备和技术的深入研究,不久的将来等离子体技术将会用于羊毛织物的染整加工。<br /><br /><a href="http://www.worldcashmere.cn/news/html/?793.html" target="_blank">点击看更多内容</a><br /><br />来源:<a href="http://www.worldcashmere.cn" target="_blank">中国羊绒产业网</a>
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