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低温等离子体技术在纺织品染色中的应用

来源:印染在线 发布时间:2009年03月08日

展义臻 朱 平 赵 雪 董朝红(青岛大学化学化工与环境学院,山东青岛 266071)摘要:等离子体处理技术能明显提高处理后织物的染色性能。本文主要简述了等离子体技术的概念、提高纺织品的染色性能的处理方法、原理及其在各种纤维上的应用。从长远看,等离子体处理在纺织品染色中具有广泛的应用潜力。关键词:等离子体;纺织品;染色性能中图分类号:TQ193·8  文献标识码:A  文章编号:1672-1179(2007)04-031-6传统染色以水为介质,染色时间较长,染色温度较高,耗能大,对纤维的损伤大。一般染色结束后,染色残液中染料未吸尽,或染色织物在后处理中洗下的浮色,都会造成严重的水污染。近年来,等离子体技术作为一种清洁、简便、快速、节能的干态加工方式,在天然和化学纤维改性中得到广泛的应用,逐渐引起人们的重视,低温等离子体中的高能活性粒子与纤维表面作用,发生表面处理、接枝聚合等反应,改变了纤维表面的物理形态和化学组成,从而改善了纤维的染色性能。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。等离子体大体上分为高温等离子体(平衡等离体)和低温等离子体(非平衡等离子体)。当电子温度(Te)很高(104~105K),气体温度(Tg)近于常温,Te远大于Tg,等离子体处于热的不平衡状态,称之为低温等离子体,纺织染整加工主要应用电晕放电和辉光放电产生的低温等离子体。低温等离子体用于染色加工有以下途径:利用低温等离子体的高反应性,在纤维表面引入亲水基团(如-OH、-SO3H、-COOH)和对染料具有亲和性的基团(如-NH2);利用低温等离子体的高活性,在纤维表面生成自由基,从而引发单体在纤维表面接枝聚合,

使纤维表面接枝上与染料具有亲和性的基团(如丙烯酸类单体);利用低温等离子体表面处理的刻蚀作用,使纺织品表面粗糙化,减少对光的表面反射,增加对染料的吸收,提高染色织物的表观深度和染色浓度。1等离子体处理棉织物染色棉纤维上含有许多极性的羟基,是一种亲水性纤维,染色性能良好。然而等离子体处理后可通过对棉纤维的刻蚀和纤维表面改性,提高纤维表观深度(K/S)和染料的上染百分率。氧气在常用的几种低温等离子体改性气体中(如N2、Ar等)刻蚀效果是最强的,未处理棉织物表面相对光滑,处理1分钟后表面开始出现凹槽,5分钟后凹槽和凹坑已经非常明显,而处理10分钟后的纤维表面已经成蜂窝状。经过刻蚀后,织物比表面积的增加引起了织物亲水性和染料透染性的增加,这点对分子结构相对小的活性染料的影响尤为明显。氧气等离子体处理对棉纤维染色性能的影响主要体现在:氧气低温等离子体刻蚀作用引起的织物比表面积的增加,比表面积的增加有利于染料在纤维中的扩散;氧气低温等离子体处理后羧基等亲水性基团的引入,提高了纤维的润湿性,加快了染料向纤维表面吸附及向纤维内部扩散;等离子体的刻蚀作用使纤维表面粗糙化,提高了增深效应。但是需要注意的是等离子体的处理产生的刻蚀作用同样会破坏棉织物表面羟基,羟基的损失将不利于染料活性基团与纤维反应,降低棉织物表观染色深度(K/S)和总固色率;而且处理时间较长会引起纤维表面发生交联,同时降低上染速率和平衡上染百分率。

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