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氧等离子体对丙纶涂料印花性能的研究

来源:梁静戴瑾瑾 发布时间:2011年02月16日
鉴于丙纶织物的表面特性,解决其印花问题,要对其进行表面改性。对纺织品表面改性,传统上采用化学方法,但化学方法处理纺织材料,往往会改变纺织品的特性,并且会造成环境污染。等离子体处理由于具有工艺简单、适用各种纤维、无污染、对处理材料无损伤(处理深度只有表面10-8 m厚)等特点,被应用于纺织品材料加工中。等离子体能够通过表面刻蚀、表面活化、形成交联结构层、链的断裂及氧化作用 对纺织品进行改性。对丙纶织物来说,其涂料印花的机理主要是靠粘合剂的作用,使颜料附着在织物表面上,而丙纶织物本身,与粘合剂、颜料都不存在链的结合,因此,丙纶织物的涂料印花牢度往往比较差。根据氧等离子体处理改善高分子材料粘结性所取得的成果,把等离子体处理应用到丙纶的表面改性上,通过表面改性,改善丙纶织物表面的粘结性能,增加其与粘合剂之间的粘结强力,从而改善其涂料印花性能。1 实验部分1.1 实验材料及设备1.1.1 实验材料 丙纶机织物;粘合剂海立柴林TOW、交联剂路平妥CF、柔软剂路平莫VS、增稠剂路得素HIT(以上均由BASF公司提供)、颜料浆UNISPERSE BLUE B(Ciba公司提供)。1.1.2 实验设备 CD400PC型等离子体处理仪(EUROPLASMA公司);Mini MDF R 286型磁棒筛网印花机(Johannes Zimmer公司);AATCC Crockmeter(Janes H.Heale Co.Ltd);Y5710型刷洗牢度仪(温州纺织仪器厂);JSM一5600LV扫描电镜(JEOL日本电子株式会社);XPS测试仪(英国VG ESCALAB,MK II)。1.2 实验方法1.2.1 等离子体处理条件 气体:O2;功率:100 W,200 W,300 W;时间30 S,60 S,180 S;流量:30 mL/min,60 mL/min,120 mL/min1.2.2 涂料印花配
方 交联剂1.O% ;增稠剂2.5% ;柔软剂2.5%;粘合剂5.0%;氨水0.5% ;颜料1.5%。1.2.3 实验工艺 氧等离子体处理一磁棒印花(压力6档,速度l1.7 cm/s,磁棒直径3.5 mm)一预烘(5O℃)一焙烘(130℃ ,3 min)。1.3 性能测试方法干、湿摩擦牢度用AATCC实验方法;刷洗牢度采用国标GB/T 420—90法;硬挺度采用国标ZBW04003—87法;表面粗糙度:SEM法;表面化学基团:XPS法。2 结果与讨论2.1 处理条件对丙纶织物涂料印花性能的影响高分子材料经等离子体处理后,表面会接上一些极性基团,同时其表面粗糙度也有所增加。高分子材料表面极性基团的多少,以及表面的粗糙程度都会影响到高分子材料的粘结性能 。而这2个因素都和等离子体处理的功率、时间、流量有一定的依赖关系。因此通过改变等离子体处理的这3个参数,来研究丙纶涂料印花性能变化的规律。同时,根据丙纶印花织物的各种牢度值,找出最佳的处理条件。表l,表2分别给出了时间、功率、流量的变化对丙纶印花织物各项牢度及硬挺度的影响。从表l中看出,当处理功率在100 W 和200 W时,等离子体处理并没有提高丙纶印花织物的干、湿摩擦牢度,只有当功率达到300 W、180 S时,干、湿摩擦牢度才开始提高,但提高的幅度并不大。而刷洗牢度,当功率在100 W、200 W、300 W时,都随处理时间的增加而明显提高,并且当处理条件达到200 W、180 S及300 W、180 S时,其刷洗牢度比未经等离子体处理的丙纶印花织物的刷洗牢度提高了2级。同时,从流量变化的数据看出,干、湿摩擦牢度和刷洗牢度都随处理气体流量的增大而有所降低,也就是说,在一定范围内,等离子体处理气体流量越小,等离子体处理的效果会越好,但与功率和时间变化的规律相比,流量对丙纶印花织物的牢度影响较小。丙纶印
花织物干、湿摩擦牢度和刷洗牢度随等离子体处理条件变化而变化的不同规律,可能与涂料印花中粘合剂的作用机理有关。涂料印花浆中,粘合剂的作用就是将丙纶织物和颜料连接在一起,因此,粘合剂的作用一部分作用于织物上,一部分作用于颜料上。对于干、湿摩擦来说,其主要表现的是粘合剂对颜料的作用强度,而刷洗牢度能表现出粘合剂对织物的作用强度。而等离子体处理是对织物表面的改性,所以虽然它能够提高粘合剂与织物交界面的粘结力,却不能提高粘合剂和颜料之间的作用力。因此表现在丙纶印花牢度上,就是等离子体处理能够明显提高丙纶印花织物的刷洗牢度,而对干、湿摩擦牢度,只有当等离子处理条件比较剧烈的时候,才有较小的提高。总的来说,丙纶织物经氧等离子体前处理后,其涂料印花各项牢度会有所提高,并且等离子体处理的时间越长,功率越大,流量越小其处理效果越好。由于等离子体处理的复杂性以及影响手感的因素很多,从实验数据上不能很好的体现手感随处理条件变化而变化的规律,但从表中数据看到,丙纶印花织物经等离子体处理后,织物的手感有变差的趋势。2.2 不同粘合剂浓度对丙纶印花性能的影响通过实验看出,等离子体处理能明显提高丙纶织物涂料印花的刷洗牢度,但干、湿摩擦牢度提高却很小,不能达到较高的牢度要求,因此我们期望通过改变粘合剂的用量,并结合等离子体的处理来提高丙纶印花织物的各项牢度。从表3数据看到,丙纶印花织物的干、湿摩擦牢度和刷洗牢度都随着粘合剂用量的增加而提高。经过等离子体处理的丙纶印花织物其各项牢度都比未处理的丙纶印花织物高,当粘合剂用量达到10.O%时,各项牢度比未经过等离子体处理的丙纶印花织物的牢度有很大提高,甚至高于粘合剂用量为15.0%的未处理的丙纶印花织物的牢度。但当粘合剂浓度再提高时,其各项牢度不再有明显提高。通过比较经不同等离子体处理条件处理后的丙纶印花织物的性能,及等离子体处理前后丙纶印花织物的性能,认为控制等
离子体处理条件及涂料浆中各组分的用量,能够提高丙纶涂料印花织物的性能,解决丙纶织物的印花问题。2.3 氧等离子体处理前后丙纶织物的表面形态和化学结构高分子材料经等离子体处理后,其表面会发生化学和物理变化,就是这种变化导致高分子材料的粘结性能改变。因此,可通过观察丙纶织物经氧等离子体处理前后表面形态及化学结构的变化来说明丙纶涂料印花织物各项牢度提高的原因。图1给出了不同条件下丙纶的SEM照片。从图1中可见,丙纶纤维经氧等离子体处理后,其表面粗糙度明显变大,并且其粗糙度随着处理的时间、功率的增加而增大。该结果和前面所做的丙纶印花织物的牢度随等离子体处理时间、功率变化而变化的规律一样。显而易见,氧等离子体处理能够提高丙纶涂料印花的牢度,并和等离子体处理对织物表面的刻蚀作用有关。由于纤维被高能粒子攻击发生刻蚀,纤维表面毛糙度大大增加,比表面积增大,使粘合剂在丙纶织物表面得以很好地铺展和接触,从而提高了粘合剂与丙纶织物之间的粘结强度。表现在涂料印花性能上,就是提高了丙纶的涂料印花各项牢度,并且提高的幅度随着刻蚀程度的增加而增加。

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