涤纶表面改性研究的进展
改性涤纶织物的结构设计及性能研究
改性涤纶织物的结构设计及性能研究摘要：改性涤纶织物是一种具有特殊性能的织物材料。
本文通过分析改性涤纶织物的结构设计和性能研究，探讨了其在纺织行业中的应用前景。
关键词：改性涤纶织物，结构设计，性能研究，应用前景引言改性涤纶织物是指通过对涤纶纤维进行化学物质改性处理后得到的一种织物材料。
它具有较好的抗菌性、防紫外线性能、防静电性能等特点，因此在纺织行业中具有广泛的应用前景。
本文将主要从改性涤纶织物的结构设计和性能研究两个方面进行探讨。
改性涤纶织物的结构设计改性涤纶织物的结构设计是其性能优良的重要保证。
首先，改性涤纶纤维的纺丝工艺需要精确控制，以保证纤维的均匀性和稳定性。
其次，纺丝后的纤维应通过合适的纺纱工艺进行加工，以使纤维间的结合更加牢固。
最后，经过织造工艺的加工，改性涤纶织物应具有适当的纱线密度和纹理，以满足不同需求。
改性涤纶织物的性能研究改性涤纶织物的性能研究是为了进一步改进其抗菌性、防紫外线性能、防静电性能等特点。
在抗菌性能研究中，可以通过添加抗菌剂或采用纳米技术等手段，提高织物的抗菌性。
在防紫外线性能研究中，可以通过添加紫外线吸收剂或改变纤维结构等方法，提高织物的防紫外线性能。
在防静电性能研究中，可以通过改变纤维表面形态或添加导电剂等措施，提高织物的防静电性能。
改性涤纶织物的应用前景改性涤纶织物具有广泛的应用前景。
在医疗领域，抗菌性能优良的改性涤纶织物可用于制作医用口罩、手术衣等防护用品。
在户外运动领域，具有防紫外线性能的改性涤纶织物可用于制作防晒衣物、帐篷等用品。
在电子领域，具有防静电性能的改性涤纶织物可用于制作电子元器件的防护材料。
结论改性涤纶织物的结构设计和性能研究是其应用的关键环节。
通过合理的结构设计和优化的性能研究，改性涤纶织物可具备更多特殊性能，满足不同领域的需求。
随着科技的不断进步，相信改性涤纶织物将在纺织行业中发挥更加重要的作用。
涤纶纤维表面改性处理
3211 涤纶纤维涤纶纤维自从其问世以来，就凭借着独特的物理化学性能实现了广泛的应用，因此其也成为合成纤维中发展速度最快、产量最高的一个品种。
传统的涤纶纤维主要应用于服装家具等领域，而随着对其性能的不断研究与应用，其也在向高强度高模量以及尺寸稳定性等领域进行应用和拓展，并且近些年，其在复合材料领域的应用也受到了广泛的关注。
涤纶纤维又可以称作是聚酯纤维，其主要是通过精对苯二甲酸或者对苯二甲酸二甲酯与乙二醇通过酯交换和缩聚反应所获得的成纤高聚物。
高聚物通过纺丝以及相应的后处理获得纤维。
由于涤纶的分子结构较为特殊，其中包含了苯环以及脂肪烃基，前者具有较强的刚性，而脂肪烃基具有较强的柔性。
同时在分子结构中，苯环与酯基直接相连，并且构成了具有刚性的共轭体系，因此整个共聚物链无法自由旋转，这也就使得涤纶纤维具有非常显著的特点：其具有较高的熔点较强的刚性，同时其强度高于同类别的纤维聚合物，因此也被广泛的应用于很多领域。
涤纶分子两端主要以羟基封端，并且整个分子链中都不包含有其它的极性基团，这也使得涤纶纤维具有更高的洁净度。
其表面惰性强，因此无法与树脂基体形成良好的界面层，并且由于其表面能较低也无法与其他复核材料进行侵润结合，这也限制了在复合材料领域中涤纶纤维的应用。
2 涤纶纤维表面改性对涤纶纤维进行改性，碱处理是最早使用的方法。
由于涤纶分子结构比较特别，其中具备苯环和两个亚甲基，因此从化学的角度来说该结构较为稳定，而使用碱处理主要是实现了涤纶分子官能团酯基水解，使其在碱性的条件下会发生水解进而断裂。
水解反应主要发生在无定形区，并且水解作用之后涤纶纤维表面分子脱落，会呈现出很多随机分布的凹坑，这样会使得纤维的比表面积更大。
通过碱处理对其进行改性涤纶纤维的很多性能都会发生了变化。
在碱处理过程中引入其他物质可以增强纤维与织物的回潮率、透湿性以及柔软性等。
碱处理工艺的不同，对于涤纶纤维结构和性能都会产生较大的影响，其主要集中在涤纶织物的吸湿性染色性等方面。
涤纶表面改性研究的进展
收稿日期:2007205225。
作者简介:张翠玲(19822),女,山东淄博人,在读研究生,从事生物相容材料研究开发工作。
涤纶表面改性研究的进展张翠玲1,赵国樑2,宋立丹1,王甜甜1(1.北京服装学院材料科学与工程学院,北京 100029,2.北京服装学院北京市服装材料研究开发与评价重点实验室,北京 100029)摘要:介绍了近年来国内外涤纶表面改性的原理、方法、应用以及各种常用表征方法。
对等离子体处理方法的3个方面的应用做了详细阐述;介绍了紫外光接枝方法的原理、应用,以及近年来对该方法的改进;阐述了碱处理的原理、应用及近年来的发展趋势。
关键词:涤纶;表面改性;方法和原理中图分类号:T Q342121 文献标识码:A 文章编号:100828261(2007)0620005203 涤纶是产量最大的合成纤维,具有许多优良性能,如:断裂强度和弹性模量高,回弹性适中,热定形性好,耐热和耐光性好,抗有机溶剂、氧化剂以及耐腐蚀性好,对弱酸、碱等稳定[1],等等。
由于以上种种优点,在纺织及其他工、农业领域具有广泛的应用。
但是,聚酯分子结构对称,结晶度较高,结构中又没有高极性基团,因此亲水性较差[2],这就在很大程度上限制了它的舒适性、可染性等。
另外,由于涤纶对人体安全、无毒、低的吸水性,对人体的体液具有高抗渗透性[3],近年来,作为生物医学材料的研究也越来越多。
但是,很多文献报道:涤纶的低亲水性结构使其血液相容性很差,这也是生物材料领域亟需解决的一个问题。
为了使涤纶的应用更广泛,扬长避短,近年来人们开始研究涤纶的表面改性方法。
表面改性是指在不改变材料及其制品本体性能的前提下,赋予其表面新的性能,如亲水性、抗静电性、染色性、耐老化性、生物相容性等[4]。
目前,对涤纶的表面主要有低温等离子体处理法、紫外光引发接枝法、湿法化学法、离子束照射法[5]、光化学法[6]等改性方法。
1 等离子体处理 等离子体表面改性是通过等离子体处理以及在材料表面等离子体接枝来改变材料表面结构的一种表面改性方法[7]。
丝胶对纯涤纶织物的改性研究及性能分析【开题报告】
毕业设计开题报告纺织工程丝胶对纯涤纶织物的改性研究及性能分析一、选题的背景、意义蚕丝主要由内层的丝素和外层的丝胶两部分组成，其中丝胶占整个蚕茧质量的20%～25%[1]，对丝素起到保护和胶粘的作用。
丝胶是一种球状蛋白，相对分子质量为1.4～31.4万，由18 种氨基酸组成，其中丝氨酸、天门冬氨酸和甘氨酸含量较高，相对质量分别达到33.43%、16.71%和13.49%【2】。
并且在组成丝胶的肽链中含有较多的氨基、羟基和羧基等官能团，因此丝胶中极性侧链氨基酸占74.61%，从而丝胶表现出良好的水溶性和吸水性[2]。
近些年，随着人们对丝胶的深入研究发现，丝胶是一种功能和效能兼优于丝素的天然动物性蛋白质，其具有以下功效[3]：(1）生物适应性、保湿性—丝胶的氨基酸组成和人体皮肤的保湿成分非常相似；(2）抗菌、消臭效果—丝胶分子量高；(3）保持肌肤，具有外部刺激的隔断效果—紫外线吸收作用；（4）美白效果—抑制黑色素的形成；(5）抗氧化作用—抑制活性氧的形成；(6）降低血液中胆固醇、降低血糖值的作用、改善便秘、改善肝功能的效果。
但是在当前的制丝工业，由于制丝及纺织工艺的需要，蚕丝纤维只使用了丝素，而占生丝重量20%～25%的丝胶却在精练阶段被去除，并随废水一起排放。
并且当前国内外对蚕丝的研究还是主要集中在丝素的应用开发方面，对丝胶的开发运用研究还相对较少，因此丝胶的回收再利用就相对落后。
但基于丝胶的独特功效和可持续发展战略，使得对氨基酸含量丰富的丝胶进行回收并加以高值利用成为一个必然的发展趋势。
涤纶织物因其坚牢、挺括、抗皱、免烫、耐磨性好、尺寸稳定、保形性好、耐日光性好、易洗快干等优良性能，得到了迅速的发展，被广泛用于服装、装饰、产业等领域，使其产量在合成纤维中位居首位。
但涤纶织物由于PET分子结构紧密，分子内部亲水性基团含量甚少，使其吸湿性差、染色性能差，并且在服用过程中易产生静电，这些都严重制约了涤纶织物在纺织服装行业中的应用[4]。
高性能涤纶纤维的表面改性研究与应用
高性能涤纶纤维的表面改性研究与应用引言：涤纶纤维作为一种常见的合成纤维，在纺织行业中拥有广泛的应用。
然而，传统的涤纶纤维存在着一些限制，如低表面能、易吸附污染物等问题。
为了解决这些问题并优化涤纶纤维的性能，表面改性研究和应用成为了近年来的研究热点。
本文将介绍高性能涤纶纤维表面改性的方法和应用，并探讨其在不同领域的前景。
一、高性能涤纶纤维的表面改性方法1. 物理方法物理方法是实现涤纶纤维表面改性的一种常见方法。
其中，等离子体处理是一种有效的物理方法，可以通过氧等离子体处理来增加涤纶纤维表面的极性。
等离子体处理不仅可以增加纤维表面的活性官能团，还可以提高其吸附性能。
2. 化学方法化学方法是另一种常见的涤纶纤维表面改性方法。
例如，通过在纤维表面引入不同的官能团，如酸碱官能团、疏水官能团等，可以改变涤纶纤维的极性和亲水性。
采用化学方法进行表面改性可以在一定程度上提高涤纶纤维的耐热性、抗静电性等性能。
二、高性能涤纶纤维的表面改性应用1. 纺织行业高性能涤纶纤维在纺织行业中有着广泛的应用。
通过表面改性方法，涤纶纤维的极性和亲水性得以增加，从而提高其染色和印花性能。
此外，表面改性还可以提高纤维的耐磨性和耐光性，延长纺织品的使用寿命。
2. 医疗领域高性能涤纶纤维的表面改性也在医疗领域得到了应用。
例如，在医用敷料和医用纺织品中，通过表面改性可以增加涤纶纤维的亲水性和抗菌性能，从而提高敷料的吸湿排汗能力和抗菌效果。
3. 环保领域在环保领域，高性能涤纶纤维的表面改性有助于提高其油水分离性能。
通过改变纤维表面的亲水性和疏水性，可以使涤纶纤维具有较高的油返水率和水返油率，实现高效的油水分离，有助于治理水污染。
4. 运动领域高性能涤纶纤维的表面改性也在运动领域得到应用，如运动服装、运动鞋等。
在运动服装中，表面改性可以提高纤维的透湿性和吸湿性，从而使运动者保持干爽和舒适。
在运动鞋中，表面改性可以提高纤维的耐磨性和抗菌性能，增强鞋子的使用寿命。
涤纶织物的低温等离子体表面亲水化改性的开题报告
涤纶织物的低温等离子体表面亲水化改性的开题报
告
一、研究背景与意义：
涤纶织物是当今最常用的合成织物之一，因其良好的耐久性、易护理等特点，被广泛应用于纺织、服装、家居装饰等领域。
然而，由于其表面的疏水性，导致其在接触水分时难以湿润，并使污垢更容易附着，从而影响其美观和功能，因此需要进行表面改性。
低温等离子体表面处理技术是一种无污染、无化学剂的表面处理方法，它能够在不损害基质材料的前提下改变其表面化学性质，增强其表面活性，提高其亲水性。
因此，通过低温等离子体技术对涤纶织物表面进行改性，可以提高其水分的接触角，增强其表面亲水性，并降低其对污染物的吸附，从而使其具有更好的功能和美观性。
二、研究内容：
本次研究旨在研究涤纶织物低温等离子体表面处理技术，并探究其对涤纶织物表面的改性效果。
具体研究内容如下：
1.了解和选择合适的低温等离子体表面改性技术，并对其表面处理参数进行优化。
2.采用不同的检测方法，如静态接触角测试、表面能谱仪等，对涤纶织物表面的亲水性进行测试和分析。
3.通过纺织品洗涤实验和光泽度测试，对改性后的涤纶织物适用性和美观性进行评估。
三、预期研究成果：
通过对涤纶织物低温等离子体表面处理的研究，预期可以得到以下成果：
1. 探究低温等离子体表面处理技术对涤纶织物表面的改性效果。
2. 确定最佳的涤纶织物表面处理参数和技术。
3. 提高涤纶织物的表面亲水性和抗沾污性能，从而提高涤纶织物的使用寿命和美观性。
4. 为涤纶织物的生产和应用提供科学依据和技术支持。
涤纶表面亲水改性研究进展及其发展方向
ＤＡＩ Ｇｕ ｏ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ，ＸＩ ＡＯ Ｈｏ ｎ ｇ 。 ＳＨＩ Ｍｅ ｉ ｗｕ ，
，
（ １ ．Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ ｓ ， Ｄ ｏ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ ６ ２ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｔ ｈ ｅ Ｑ ｕ ａ ｒ ｔ ｅ ｒ ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｌ ｏ ｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ２ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
几种主要方法 ： 表面形态结构改性 、 表 面 接枝 改 性 和 亲 水 整 理 剂 的 涂 覆 整 理 。着 重 介 绍 了表 面 接 枝 改 性 方 法 ， 尤 其
是辐射接枝改性 ， 分 析 了 辐 照 诱 导 接 枝 的 机 制 和 改 善 涤 纶 辐 射 接 枝 率 的 措 施 。 基 于 对 这 些 改 性 方 法 优 缺 点 的 分
ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｈ ｉ ｌ ｉ ｃ ｆ ｉｎ ｉ ｓ ｈｉ ｎｇ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ． Ｔｈ ｅ ｍｏ ｄｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｕ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｇ ｒ ａ ｔｉ ｆ ｎｇ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｅ ｍｐｈ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ， ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｔ ｍｏ ｆ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｉ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｔｉ ｆ ｎ ｇ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ， ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ
219455627_涤纶织物等离子体表面改性及其性能研究
第３８卷第２期２０２３年４月安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报J o u r n a l o fA n h u i P o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y V o l ．３８N o ．２A pr ．２０２３文章编号:１６７２Ｇ２４７７(２０２３)０２Ｇ００４３Ｇ０５收稿日期:２０２２Ｇ０５Ｇ２３㊀基金项目:安徽工程大学引进人才科研启动基金资助项目(２０２１Y Q Q ００９);安徽省纺织工程技术研究中心和＇纺织面料＇安徽省高校重点实验室２０２１年度联合开放基金资助项目(２０２１A E T K L １５);安徽工程大学２０２１年大学生创新创业训练计划基金资助项目(S ２０２１１０３６３２３４);安徽工程大学校级科研基金资助项目(X J K Y ２０２２０５９,X J K Y ２０２２０６６)作者简介:张㊀瑾(１９９２Ｇ),女,山西灵石人,讲师,博士.通信作者:凤㊀权(１９７５Ｇ),男,安徽六安人,教授,博士.涤纶织物等离子体表面改性及其性能研究张㊀瑾,汪㊀帝,凤㊀权∗(安徽工程大学纺织服装学院,安徽芜湖㊀２４１０００)摘要:研究探讨了处理时间㊁放电气氛(A r 和O ２)和处理功率等不同的等离子体处理条件对涤纶织物润湿性能的影响,从而得到较佳的处理条件,并对较佳条件下的试样进行了分析和表征.结果表明,等离子体处理会对涤纶织物的润湿性能产生影响,在其他条件相同时,随着处理时间的延长,接触角有先减小后增加的趋势.而随着功率的增加,出现转折点的时间会变短.当处理时间为４０s ,放电气氛为A r ,处理功率为４７W 时,所得样品的润湿性能最好,为本文中最佳的处理条件.通过S E M 与F T ＧI R 的分析表明处理后的试样表面会出现刻蚀痕迹,同时它的红外光谱特征吸收峰的强度有所加强.对试样的透气性测试表明,处理后试样的透气量会减小,而且用O ２处理比用A r 处理时的透气量有明显的降低.电子织物强力机测试表明,等离子体处理对试样的力学性能影响不大.关㊀键㊀词:涤纶;等离子体;润湿性;透气性;断裂强度中图分类号:T S １５６㊀㊀㊀㊀文献标志码:A合成纤维中的涤纶纤维具有优良的物理化学性能,是目前世界上产量最多的化学纤维[１].但它和天然纤维相比因存在含水率低㊁透气性差㊁染色性差㊁容易起球起毛㊁易沾污等缺点限制了其大范围应用.为了更好地利用涤纶,人们不断对涤纶进行改性.等离子体处理技术作为一种清洁㊁节水㊁节能和处理均匀的工艺,已经逐渐被科研人员重视,在纺织品方面的应用也已经有相当多的研究成果.将涤纶织物放入等离子体发生器中进行处理,产生的粒子会对织物表面进行刻蚀,并且在其表面会形成自由基,它们会与织物表面发生化学作用,使得织物表面粗糙化,这样可以显著改善涤纶织物的润湿性能.由于等离子表面处理仅涉及到织物表面５０~１００n m 处,因此对织物原有的物理机械性能基本无影响.唐永良[２]在其文章中综述了改性涤纶的最新研究进展,主要包括舒适性涤纶㊁阻燃涤纶㊁抗凝血涤纶,以及超临界二氧化碳处理㊁纳米技术在这方面的应用,指出舒适性涤纶是改性涤纶的主要发展方向,它们可以通过改善吸湿性能㊁改变纤维截面形状㊁接枝共聚改性㊁碱水解处理㊁超仿真技术等方法制得.李景忠[３]综述了近年来对聚酯纤维进行改性的技术研究进展,主要包括光化学处理㊁胺处理㊁等离子体处理㊁生物法及微胶囊法㊁碱处理㊁表面接枝等.胺处理㊁碱处理㊁表面接枝等改性方法虽然能够极大地改善涤纶的亲水性㊁染色性㊁阻燃性㊁抗静电等,但是这些方法能耗和水耗都极大,容易造成环境污染.研究首先对涤纶织物进行预处理,除去表面的油渍㊁浆料等杂质,然后对织物进行等离子体处理,分析不同因素(放电气氛㊁时间㊁功率)对涤纶织物润湿性能的影响,用静态接触角来表征其变化,以选取较优的处理条件进而达到较好的改性效果.接着用S E M ㊁F T ＧI R 研究处理前后织物的表观形貌和化学组成变化.最后用数字式透气量仪和电子织物强力机对处理前后的织物进行测量,从而用透气量(mm /s )来表征透气性,用织物断裂时的断裂强力和断裂伸长长度来表征断裂强度和断裂伸长.１㊀实验１．１㊀材料与仪器涤纶,坯布,吴江市博泰纺织品有限公司.十二烷基磺酸钠,化学纯,国药集团化学试剂有限公司.丙Copyright ©博看网. All Rights Reserved.４４ 安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报第３８卷酮,化学纯,国药集团化学试剂有限公司.A r,O２,工业级,江苏天鸿化工有限公司气体分公司.常温常压等离子发生器(Q H３５０型),沈阳科圣真空仪器研发有限公司;表面张力仪(D C A TＧ２１),德国D a t a P h y s i c s;傅里叶红外变换光谱仪(N I C O L E TI S１０),赛默飞世尔科技(中国)有限公司;扫描电子显微镜(S U１５１０),日本日立公司;数字式透气量仪(Y G４６１E),中国宁波纺织仪器厂;电子织物强力机(Y G０２６C),常州第二纺织机械有限公司.１．２㊀样品制备(１)涤纶织物的前处理.在９０ħ的条件下,将涤纶织物(８c mˑ６c m)放入含有１％阴离子表面活性剂(十二烷基磺酸钠)的水溶液中,处理３０m i n,水洗,干燥,去除表面的杂质.再将织物放入丙酮中,浸渍２４h,彻底除去表面的油剂和其他杂质,然后用去离子水清洗干净,干燥,备用[４].(２)等离子体处理.将涤纶织物(８c mˑ６c m)在常温常压等离子发生器中处理.打开等离子发生器,将清洗好的涤纶织物放入等离子发生器的反应室,启动抽气装置,先抽真空;再通入气体,调节反应室内气体压强到５０P a左右,保持动态平衡;调节各参数到实验所需的设定值以后开始放电,达到处理所需的时间后,放电停止,关闭进气阀和真空泵.再放空,等到腔体内外压力平衡后,打开腔体门,取出试样.１．３㊀测试与表征(１)织物静态接触角测量.将等离子体处理前后的织物剪裁到适当大小,并放置在测量试验台上,然后使用针头滴下一滴液体,并且拍下照片,利用表面张力仪的软件手动测量织物上的液滴静态接触角,平行测定３次,结果取平均值.(２)傅里叶红外光谱(F TＧI R)测试.首先用红外光谱仪对环境进行取样,然后分别将原样,放电气氛为O２,处理功率为４７W和处理时间６０s处理布样放到试验台上进行测量,在计算机上会显示测试的结果,保存文件[５].(３)扫描电子显微镜(S E M)表征.首先将原样,放电气氛为A r,处理功率为４７W和处理时间４０s的处理布样,放电气氛为O２,处理功率为４７W和处理时间４０s的处理布样进行制样,然后对其进行扫描电子显微镜测试,并且将放大倍数调整为５００倍,标尺为１００μm[６].(４)透气性测试.对布样(２０c mˑ２０c m)进行等离子体处理.将数字式透气量仪的测量压差调为１００P a,测量单位为mm/s,测量面积为３８．５c m２,然后对处理前后的７块布样进行透气性测试[７].(５)断裂强度测试.选择透气性测试的布样作为测试对象,并将布样剪裁为１５c mˑ５c m大小,将电子强力机的夹持长度设为１０c m,然后对这些布样进行断裂强度的测试,并记录下布样断裂时的强力(N)和伸长的长度(mm)[８].２㊀结果与讨论２．１㊀接触角测试不同等离子体处理条件(处理时间㊁放电气氛㊁处理功率)下的接触角测试结果如图１所示.从图１可以看出经过等离子体处理,涤纶织物的润湿性能有明显的变化,这是因为等离子体处理的过程中,会产生大量的电子㊁离子㊁自由基,以及处于激发态的原子,这些粒子具有极高的能量,高速运动,会溅射到织物的表面,从而会出现刻蚀,改变了表面粗糙度,进而改变织物的润湿性能[９].并且从图１a~f有一个共同的规律,即随着时间的延长,接触角呈现先减小后增大的趋势,这是因为随着处理时间的增加,溅射到织物表面的粒子,它们刻蚀到最后会把织物抹平,从而使得表面又变得光滑,织物的润湿性能与未处理的织物比较也就不会有太大的改变.在同一种放气气氛,随着处理功率的增加,它们出现转折点的时间会缩短,这是因为处理功率的增强,会更容易产生高速运动的等离子体粒子,从而使得它们对涤纶织物表面的溅射作用增强,也就使得出现转折点的时间缩短.在相同功率的条件处理下,经过O２处理后的涤纶织物,其接触角出现转折点的时间比A r处理的短,这是因为在O２的放电气氛中,放电后会产生含氧的粒子,而这些粒子溅射到织物表面,会与涤纶表面发生化学反应,使得表面产生含氧(CＧOＧC㊁OＧH)的极性基团,这些会改善织物的润湿性能[１０].纵观文中涤纶织物的处理条件可以发现,当处理时间为４０s,放电气氛为A r,处理功率为４７W时,所得样品的润湿性能最好,因此为本文中最佳的处理条件.Copyright©博看网. All Rights Reserved.图１㊀不同处理条件下接触角随时间的变化图２．２㊀F T ＧI R 表征未处理的涤纶织物和在放电气氛为O ２㊁功率为４７W ㊁处理时间６０s 的涤纶织物的红外光谱测试结果如图２a 所示;涤纶织物表面引入含氧官能团的机理图如图２b 所示.涤纶的官能团为芳环中的聚酯亚甲基㊁C ＧO ＧC ㊁ＧC O O Ｇ㊁聚酯亚甲基㊁ＧO H ,对应的特征吸收峰分别为７３０ ２０㊁１１０７ １５㊁１７６０ ２９㊁２８８４ １１㊁３４４０ ２０c m －１,从图２a 可知,等离子体处理后,这些特征吸收峰都没有改变,并且也没有出现新的特征峰,说明等离子体处理不会改变涤纶织物的化学结构[１１].但是在１１０７．１５c m －１附近的C ＧO ＧC ,３４４０．２０c m －１附近的ＧO H ,经过等离子体处理后的这两个特征吸收峰有所增强,这是因为放电过程中以O ２作为放电气氛,会产生大量的含氧粒子,这些含氧粒子会和涤纶的表面发生化学作用,从而会产生含氧基团.２．３㊀表面形貌分析未处理的织物,处理功率为４７W ㊁放电气氛为A r ㊁处理时间为４０s 的织物,处理功率为４７W ㊁放电气氛为O ２㊁处理时间为４０s 的织物的S E M 图如图３所示.从图３可以看出,经过等离子体处理过的织物,纤维表面出现一些刻痕,这是因为放电过程中,一方面等离子体中的电子㊁离子等带有很高能量的粒子,它们会撞击纤维的表面,从而发生溅射刻蚀;另一方面是等离子体中的化学活性粒子会与纤维的表面发生化学反应,从而产生化学侵蚀.溅射刻蚀和化学侵蚀,这两种作用都会导致材料表面变得粗糙,甚至出现大的凹凸起伏,从而就增加了纤维的表面粗糙度,使得织物的润湿性能得到改善[９Ｇ１０]. ５４ 第２期张㊀瑾,等:涤纶织物等离子体表面改性及其性能研究Copyright ©博看网. All Rights Reserved.R H ңR ＋H ;R ＋O ２ңR O O ;R O O ＋R １H ңR O OH＋R １ ;R ＋O ңRO R O ＋R １H ңR ＋R １OH ;R O ＋H ңR OH 图２a ㊀原样和在O ２条件下处理６０s 的红外光谱图图２b ㊀纤维表面引入含氧基团机理图图３㊀不同处理条件下涤纶织物的扫描电镜图２．４㊀透气性测试对原样测量的透气量为１２７５．５mm /s ,而在放电气氛为A r ,处理功率分别为２７W (９０s )㊁３７W (６０s )㊁４７W (３０s )的条件下处理涤纶织物,测量的透气量分别为１１２７．６mm /s ㊁１１２２．０mm /s ㊁１１２３．０mm /s ;在放电气氛为O ２,处理功率分别为２７W (４０s )㊁３７W (４０s )㊁４７W (３０s )的条件下处理涤纶织物,测量的透气量分别为９６４．９mm /s ㊁９６３．９mm /s ㊁９６７．８mm /s .研究发现,等离子处理后的布样,透气量会减小,放电气氛为A r 的那一组数据,其透气量基本在１１２０mm /s 左右,而放电气氛为O ２的那一组数据,其透气量基本在９６０mm /s 左右.这是因为等离子体处理过程中,高速粒子溅射到织物表面,会使得它的表面变得粗糙,从而气体在流动过程受到的阻力会增加,所以其透气量也就会减小.O ２处理的涤纶织物比A r 处理的减小得更加明显．这是因为放电过程中以O ２作为放电气氛,会产生大量的含氧粒子,它们不但会使得表面产生凹痕,改变涤纶织物表面的粗糙度,还会与涤纶织物的表面发生化学反应,在织物表面生成含氧基团,而这些基团是极性基团,因此它的处理效果也就比A r 处理得更加明显.２．５㊀断裂强度变化原样及不同等离子体处理条件下的断裂强力和断裂伸长如表１所示.从表１可知,等离子体处理对涤纶织物的断裂强力和断裂伸长影响并不明显.因为粒子只与涤纶织物表面碰撞,因此改性仅涉及５０~１００n m 处,它们不会改变涤纶的分子结构,涤纶分子仍然是对称型芳环结构的线性大分子,所以改性前后影响不大.表１㊀不同样品断裂强力和断裂伸长的测试结果(原样强力:６４N ,伸长:１００．７mm )气体功率/W 断裂强力/N 断裂强度/(N /５c m )断裂伸长/mm 无无６４５３．３１００．７A r２７６５５４．２１０２．３３７６７５５．８１０８．４４７６１５０．８１００．２气体功率/W 断裂强力/N 断裂强度/(N /５c m )断裂伸长/mm O ２２７６３５２．５１００．５３７６２５１．７１０１．３４７６４５３．３１００．８３㊀结论等离子体处理后的涤纶织物,接触角会发生变化,随着时间的延长,呈现先减后增的趋势;在同一处理６４ 安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报第３８卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.放电气氛中,随着处理功率的增加,出现转折点的时间会缩短;在相同功率的条件处理下,经过O ２处理后的涤纶织物,其接触角出现转折点的时间比A r 处理的短.等离子体处理前后涤纶织物的红外吸收光谱没有变化,在O ２气氛下处理后CＧO ＧC 和ＧO H 的特征峰有所增强,并且经等离子体处理后纤维表面出现一些刻痕.等离子体处理后布样的透气量会减小,经O ２处理的涤纶织物比A r 处理的透气量减小得更明显.等离子体处理前后织物的断裂强度和伸长没有明显变化.参考文献:[１]㊀谢峥．涤纶仍是最重要的合成纤维[J ]．印染,２０１４,６:５１Ｇ５２．[２]㊀唐永良．改性涤纶研究进展[J ]．合成纤维工业,２００６,２９(２):５３Ｇ５５．[３]㊀李景忠．聚酯纤维表面改性的研究进展[J ]．化学与黏合,２０１３,３５(５):５３Ｇ５５．[４]㊀王春莹,王潮霞．真空氧等离子体表面改性涤纶织物研究[J ]．合成纤维工业,２０１０,３３(５):２８Ｇ３３．[５]㊀陈森,陈英．低温等离子体引发的涤纶织物的接枝改性[J ]．北京服装学院学报,２００７,２７(３):６Ｇ１２．[６]㊀Z HA N G C ,F A N G K．S u r f a c e m o d i f i c a t i o no f p o l y e s t e r f a b r i c sf o r i n k j e t p r i n t i n g w i t ha t m o s p h e r i c Ｇpr e s s u r ea i r /A r p l a s m a [J ]．S u r f a c e&c o a t i n g s t e c h n o l o g y ,２００９,２０３(１４):２０５８Ｇ２０６３．[７]㊀张建祥,王桂芝,崔金德,等．纺织品透气性测试[J ]．印染,２００９,２３:３８Ｇ４０．[８]㊀任永花,李瑾．羊毛单纤维的强力测试方法改进[J ]．现代纺织技术,２００６,１４(１):３９Ｇ４１．[９]㊀T I MK O H ,D J U R A B E K O V AF ,C O S T E L L EL ．M e c h a n i s mo f s u r f a c em o d i f i c a t i o n i n t h e p l a s m a Ｇs u r f a c e i n t e r a c t i o n i n e l e c t r i c a l a r c s [J ]．P h ys i c a l r e v i e wB ,２０１０,８１(１８):１２４８Ｇ１２５０．[１０]B O R C I AC ,B O R C I AG ,D UM I T R A S C U N．R e l a t i n g p l a s m a s u r f a c em o d i f i c a t i o n t o p o l y m e r c h a r a c t e r i s t i c s [J ]．A p pl i e d P h y s i c sA ,２００８,９０(３):５０７Ｇ５１５．[１１]D O R A IR ,K U S HN E R MJ ．A m o d e l f o r p l a s m am o d i f i c a t i o no f p o l y p r o p y l e n eu s i n g a t m o s p h e r i c p r e s s u r ed i s c h a r g e s [J ]．J o u r n a l o f p h y s i c s da p p l i e d p h ys i c s ,２００３,３６(６):６６６Ｇ６８５．T h eP r o p e r t i e s o fP o l ye s t e rF a b r i cw i t hP l a s m a S u rf a c eM o d i f i c a t i o n Z H A N GJ i n ,WA N G D i ,F E N G Q u a n ∗(S c h o o l o fT e x t i l e s a n dG a r m e n t ,A n h u i P o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y ,W u h u２４１０００,C h i n a )A b s t r a c t :T h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t p r o c e s s i n g c o n d i t i o n sw i t h t r e a t e d t i m e ,d i s c h a r g e a t m o s p h e r e (A r a n d O ２)a n d p r o c e s s i n gp o w e ro n w e t t i n gp r o p e r t y o f p o l y e s t e r f a b r i cw e r ee l a b o r a t e d ．T h eb e t t e r t r e a t e d c o n d i t i o n s o n p o l y e s t e r f a b r i c b yp l a s m aw a so b t a i n e d ,t h e s t r u c t u r e a n d p r o p e r t y o f t h e s a m p l e su n d e r b e t t e r p l a s m a t r e a t e d c o n d i t i o n sw e r e a n a l y z e d a n d c h a r a c t e r i z e d ．T h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t pl a s m a t r e a t Ｇm e n t h a d r e m a r k a b l e e f f e c t s o n t h ew e t t i n gp r o p e r t y o f p o l y e s t e r f a b r i c ．T h e c o n t a c t a n g l eo f p o l y e s t e r f a b r i cd e c r e a s e d f i r s t l y a n d t h e n i n c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n g t r e a t e d t i m e u n d e r t h e s a m e t r e a t e d p o w e r a n d g a s ．T h e t i m e o f o c c u r r i n g c o n t a c t a n g l e t u r n i n g p o i n t s h o r t e n e dw i t h t h e i n c r e a s e o f t r e a t e d p o w e r ．W h e n t h e t r e a t m e n t t i m e i s ４０s ,t h e d i s c h a r g e a t m o s ph e r e i sA r ,a n d t h e t r e a t m e n t p o w e r i s ４７W ,t h ew e t t a Ｇb i l i t y o f t h e s a m p l e o b t a i n e d i s t h e b e s t ,w h i c h i s t h e b e s t t r e a t m e n t c o n d i t i o n i n t h i s p a p e r ．S E Ma n dF T ＧI Rr e s u l t s s h o w e d t h a t e t c h i n g t r a c e o c c u r r e do n t h e s u r f a c e o f t h e t r e a t e d s a m p l e s ,a n d t h e i n t e n s i t y o f c h a r a c t e r i s t i c a b s o r p t i o n p e a ks l i g h t l y i n c r e a s e d ．T h e a i r p e r m e a b i l i t y o f s a m pl e s i n d i c a t e d t h a t t h e p e r Ｇm e a b i l i t y o f t r e a t e d s a m p l e s d e c r e a s e d i n c o m p a r i s o nw i t h t h a t o f u n t r e a t e d s a m p l e s ．T h e p e r m e a b i l i t y o f s a m p l e sw i t ho x y g e n t r e a t m e n tw a s o b v i o u s l y l o w e r t h a n t h a t o f s a m p l e sw i t ha r go n t r e a t m e n t ．T h e r e Ｇs u l t s o f e l e c t r o n i c f a b r i c s s t r e n gt hm a c h i n e s h o w e d t h a t p l a s m a t r e a t m e n t h a d l i t t l e e f f e c t o nm e c h a n i c a l p r o p e r t y o f p o l y e s t e r f a b r i c ．K e y w o r d s :p o l y e s t e r f a b r i c ;p l a s m a ;w e t t i n g ;a i r p e r m e a b i l i t y ;b r e a k i n g s t r e n g t h ７４ 第２期张㊀瑾,等:涤纶织物等离子体表面改性及其性能研究Copyright ©博看网. 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2 紫外光表面接枝
聚合物的表面光接枝, 就是利用紫外光引发单 体在聚合物表面进行的接枝聚合, 反应遵循自由基 聚合机理 [ 4] 。表面 光 接枝 的研 究始 于 1957 年的 O ster等人的报道。近年来, 西欧各国的研究报道愈 来愈多, 其应用领域也已从最初的简单表面改性发 展到表面高性能化、表面功能化、接枝成型方法等高 新技术领域。但是, 目前国内这方面的研究还很少。 紫外光引发的表 面接枝聚合 ( 表面光接 枝 ) 具有 2 个突出的特点: ( 1) 紫外光比高能辐射对材料的穿 透力差, 故接枝聚合可严格地限定在材料的表面或 亚表面进行, 不会损坏材料的本体性能; ( 2) 紫外辐 射的光源及设备成本低, 易于连续化操作, 故近年来 发展较快, 极具工业应用前景 [ 19] 。
摘要: 介绍了近年来国内外涤纶表面改性的原理、方法、应用以及各种常用表征方法。对等离子体处理方法的 3个 方面的应 用做了详细阐述; 介绍了紫外光接枝方法的原理、应用, 以及近年来对该方法的改进; 阐述了碱处理的原理、应用及 近年来的 发展趋势。 关键词: 涤纶; 表面改性; 方法和原理 中图分类号: TQ 342 21 文献标识码: A 文章编号: 1008-8261 ( 2007) 06-0005-03
由于涤纶的直接接枝反应不易进行, 且接枝率 低, 人们开始研究经碱减量处理后的涤纶的接枝反 应。嘉兴学院的徐旭凡将涤纶织物先进行碱减量处 理, 一方面使涤纶表面钝化, 另一方面旨在使表层涤 纶分子中的酯基发生一定程度的水解, 然后用壳聚 糖溶液对它进行处理, 处理后的涤纶的吸湿性、抗静
第 6期
张翠玲, 等: 涤纶表面改性研究的进展
研究 [ J] . 四川大学学报 ( 工程科学版 ) , 2004, 36( 1) : 41-44. [ 3] P iglow sk i J, G ancarz J. In flu ence of P lasm a M od ificat ion on B io-
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目前, 对涤纶的表面主要有低温等离子体处理 法、紫 外光引 发接枝 法、湿法化 学法、离子 束照射 法 [ 5] 、光化学法 [ 6] 等改性方法。
1 等离子体处理
等离子体表面改性是通过等离子体处理以及在 材料表面等离子体接枝来改变材料表面结构的一种 表面改性方法 [ 7 ] 。低温等离子体在 纤维改性方面
7Байду номын сангаас
电性、耐起球性、手感等性能均有显著变化 [ 33 ] 。美 国的 M atthew D. 等人利用经碱减量处理后的涤纶接 枝牛血清蛋白, 来改善涤纶材料与蛋白质的亲和性 能 [ 34] 。浙江理工大学的杨斌利用碱处理后的涤纶 吸附壳聚糖整理剂提高 织物的服用性能 [ 35] 。北京 服装学院的宋移团等人利用碱减量处理后的涤纶接 枝衣康酸 /丙烯酸来改善涤纶织物的染色性能 [ 36] 。
3 碱处理
涤纶结构致密, 具有疏水性, 耐碱性良好。但在 高浓度的碱液中, 特别是在高温条件下, PET 分子会 发生水解, 生 成乙二醇和水溶 性的对苯二甲酸 盐。 由于 PET 分子结构中的苯环和 2 个亚甲基在化学 结构上都较稳定, PET 的水解过程实际上是大分子 中酯基的水解断裂过程。开始系属于亲核加成反应 机理, 由于结晶部分结构紧密, 水分子不易进入结晶 区, 水解过程基本上在无定形区进行, 分解后在纤维 表面的分子脱落, 称为 剥皮 , 因 而在纤维表面形 成凹凸 不 平的 痕迹, 使 纤维 变细 且 具有 亲 水 性 [ 24-25] 。由于 PET 的亲水性极差, 就需要对涤纶表 面进行碱处理。
的应用研究始于 20世纪 60年代, 此后美国进行了 一些研究并有应用该技术处理加工的聚酯纤维 ( 商 品名 R e fresca) 投放市场 [ 8 ] 。
等离子体对涤纶的表面改性主要有以下几个方
面: 利用低温等离子体引发接枝聚合反应 ( P lasm ainitiated G rafted P olym erization) ; 单纯利用等离子体 处理, 引发表面结构的变化; 等离子体聚合沉积成膜 对材料表面进行改性。
涤纶是产量最大的合成纤维, 具有许多优良性 能, 如: 断裂强度和弹性模量高, 回弹性适中, 热定形 性好, 耐热和耐光性好, 抗有机溶剂、氧化剂以及耐 腐蚀性好, 对弱酸、碱等稳定 [ 1] , 等等。由于以上种 种优点, 在纺织及其他工、农业领域 具有广泛的应 用。但是, 聚酯分子结构对称, 结晶度较高, 结构中 又没有高极性 基团, 因此 亲水性较差 [ 2] , 这就在很 大程度上限制了它的舒适性、可染性等。另外, 由于 涤纶对人体安全、无毒、低的吸水性, 对人体的体液 具有高抗渗透 性 [ 3] , 近年 来, 作为生 物医学材料的 研究也越来越多。但是, 很多文献报道: 涤纶的低亲 水性结构使其血液相容性很差, 这也是生物材料领 域亟需解决的一个问 题。为了使涤 纶的应用更广 泛, 扬长避短, 近年来人们开始研究涤纶的表面改性 方法。表面改性是指在不改变材料及其制品本体性 能的前提下, 赋予其表面新的性能, 如亲水性、抗静 电性、染色性、耐老化性、生物相容性等 [ 4] 。
在单纯等离子体处理对涤纶进行表面改性的研 究中, 日 本 静 冈 大 学 的 NOR IH IRO INAGAK I 等 人 [ 13-14] 也做了大量的工作来 证实等离子体 对于涤 纶表面改性的显著作用。结果表明涤纶表面的 N /C 比例发生了很明显的变化, 其接触角也发生显著变 化。西北纺织工学院的陈杰瑢等人单纯利用氧等离 子体对涤纶表面进行处理, 表面张力评价的解析结 果表明, 氧等离子体处理后的涤纶表面自由能增大。 X 射线光电子能谱 ( XPS ) 分析表明, 涤纶表面被引 入了大量含氧和含氮极性基团, 最终使得涤纶的亲 水性增强 [ 15] 。
传统的涤纶碱处理方式是涤纶在渗透剂和促进 剂 ( 一般为季铵盐类促进剂 ) 的共同作用下进行碱 处理 [ 25-27 ] 。浙江理工大学的 程贞娟采用传 统的碱 处理方法使涤纶织物具有真丝般的感觉 [ 19] 。苏州 大学材料工程学院的白秀娥改变传统 N aOH 水溶液 的处理方式, 采用 N aOH 的乙醇溶液对涤纶进行碱 处理, 研究结果表明, 利用乙醇溶液对涤纶进行碱处 理大大缩短了处理时间, 得到了与水相碱处理相同 的效果 [ 28] 。郑敏等 人利 用超声 波 /碱协 同处理 涤 纶, 除去涤纶表面的低聚物, 改善其染色性能 [ 29-30] 。 随着碱处理工艺的发展, 近年来越来越多的人开始 研究碱胺同浴对涤纶进行碱处理改性, 而使纤维表 面形成了深一层的凹槽, 为改性涤纶的进一步整理 打下良好的基础 [ 6, 31-32] 。