傳統的紡織印染等處理主要以水為介質對紡織品進行濕加工,其耗能、耗水量極大,同時排放大量的污水,引起環境污染。近年來,國際上對環境質量的惡化與生態平衡的失調十分關注,在水資源短缺和水環境污染問題引起了人們的深切關注。在國際市場上掀起綠色旋風之際,對環保技術水平較低的我國紡織印染行業產品生產及出口,無疑提出了嚴峻的挑戰。等離子體技術對紡織品表面進行處理,顯示出令人感興趣的綠色生態結果。由于等離子是干式加工,不涉及使用化學品,不存在廢水排放以及廢水處理得問題,它能夠根據需要在纖維表面引入某種功能團或引發交聯、接枝、聚合等一些列反應,使纖維表面化學性能和物理形態發生變化,改善纖維的使用性能,并可以賦予纖維一些新的功能,提高產品的性能和附加值。而且等離子體處理僅僅涉及纖維材料的極表面,因此不會影響到纖維材料的整體性能。

等離子表面處理原理

通過等離子發生裝置產生等離子體,等離子體中的各種活性粒子(電子、正離子、自由基、激發態原子/分子和紫外光子等通過輻射、離子流、中性分子流與纖維、高分子材料表面相互作用并使材料表面獲得改性。具體來說:在等離子體系中的粒子將通過連續不斷地轟擊表面將能量轉移給聚合物。這些粒子的能量具有四種形式:動能、振動能、離解能和激化能。動能和振動能只對聚合物起加熱作用,而自由基離解能則是通過引起聚合物表面的各種化學反應而得到消散的,激化分子和原子是以與固體表面碰撞而達到消散的。這些準穩態分子和原子的能量通常大于聚合物的離解能,因而在碰撞過程中會產生聚合物自由基。所以把織物密封置于該電場,電場中產生的大量等離子體極其高能的自由電子,能促使纖維表層產生腐蝕、交換、接枝和共聚反應。此外由于織物在處理過程中,等離子體中的分子、原子和離子滲入到紡織材料表面,材料表面的原子逸入等離子體中。這個過程使纖維表面大分子鏈斷裂,從而使纖維受到等離子體粒子的刻蝕,表面產生粗糙的凹坑,使織物表面的吸濕性和粘著性增加,纖維之間的摩擦力增加,伴隨著可能產生的化學反應,使織物表面產生化學和物理改性。

等離子體處理技術用于纖維、高分子材料表面改性處理的方法可以歸納為3種:

等離子體表面處理:用非聚合性氣體處理纖維、高分子材料,使其表面生成化學活性點,發生刻蝕或者親水化等。利用這種方法進行紡織品的減量加工、羊毛防縮水加工、棉織物前處理加工等。

等離子引發接枝聚合處理:通過等離子體放電在材料表面形成自由基,引發單體在纖維表面聚合。

等離子體聚合處理:使用單體等聚合性有機氣體對纖維、高分子材料表面進行等離子體處理,在纖維、高分子材料表面生成聚合膜,也稱作等離子體涂層。

等離子處理能實現的功能

改善纖維或織物的吸濕、潤濕性

利用低溫等離子體中處于激發態的各種高能粒子的物理刻蝕和化學反應,或者通過等離子體的接枝、聚合沉積等方式,可在紡織品的纖維表面產生或引入親水性基團、支鏈及側基,從而可有效改善、提高紡織品的吸濕或潤濕性。目前應用在疏水性的滌綸合纖類織物、滌綸/棉混紡交織物、棉紗以及睛綸類紡織品。此外,低溫等離子體技術在改善碳纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維及聚四氟乙烯纖維等的潤濕性,得到大大改善。跟常規化學方法相比,其工藝更簡單、流程更短,而且可輕易實現化學方法所不能進行的改性加工。