第三章 低溫等離子體在染整加工中的應(yīng)用

1、本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：一、等離子體概述一、等離子體概述二、低溫等離子體的產(chǎn)生和性質(zhì)二、低溫等離子體的產(chǎn)生和性質(zhì)三、低溫等離子體對(duì)高分子材料的表面作用三、低溫等離子體對(duì)高分子材料的表面作用四、低溫等離子體在紡織染整加工中的應(yīng)用四、低溫等離子體在紡織染整加工中的應(yīng)用 一、一、 1 1什么是等離子體？什么是等離子體？ 物質(zhì)有三態(tài)，溫度升高，固體變成液體，液體變成氣物質(zhì)有三態(tài)，溫度升高，固體變成液體，液體變成氣體；繼續(xù)對(duì)氣體施加能量，其中各種粒子的熱運(yùn)動(dòng)越來(lái)越體；繼續(xù)對(duì)氣體施加能量，其中各種粒子的熱運(yùn)動(dòng)越來(lái)越激烈，最終會(huì)發(fā)生分子的裂解、原子的電離，氣體中的部激烈，最終會(huì)發(fā)生分子的裂解、原子的電離

2、，氣體中的部分分子和原子變成帶正電荷的離子，電子則脫離原子呈自分分子和原子變成帶正電荷的離子，電子則脫離原子呈自由狀態(tài)，此時(shí)的氣體由電子、中子、動(dòng)態(tài)的離子、各種能由狀態(tài)，此時(shí)的氣體由電子、中子、動(dòng)態(tài)的離子、各種能量狀態(tài)的原子、自由基、分子和光量子等組成，是不同于量狀態(tài)的原子、自由基、分子和光量子等組成，是不同于三態(tài)的第四種狀態(tài)。由于體系中正負(fù)電荷的總量相等，故三態(tài)的第四種狀態(tài)。由于體系中正負(fù)電荷的總量相等，故稱(chēng)為等離子體。稱(chēng)為等離子體。電離的氣體，外觀和氣體相似，但性質(zhì)發(fā)生了電離的氣體，外觀和氣體相似，但性質(zhì)發(fā)生了根本的變化，氣體中只要有千分之一的分子發(fā)根本的變化，氣體中只要有千分之一的分子發(fā)

3、生電離，則氣體的行為由生電離，則氣體的行為由離子和電子之間的庫(kù)離子和電子之間的庫(kù)侖力侖力決定，中性粒子之間的作用力退居其次，決定，中性粒子之間的作用力退居其次，電離的氣體是一種導(dǎo)電能力很強(qiáng)的流體。電離的氣體是一種導(dǎo)電能力很強(qiáng)的流體。等離子體就是氣體電離以后，體系中含有各種各樣顆等離子體就是氣體電離以后，體系中含有各種各樣顆粒，包括：粒，包括：l A dynamic mix of ions動(dòng)態(tài)的離子混合體；動(dòng)態(tài)的離子混合體；l Electrons 電子；電子；l Neutrons 中子；中子；l Photons 光子；光子； l Free radicals 自由基自由基l Meta-stable

4、 excited species 亞穩(wěn)的激發(fā)態(tài)粒子亞穩(wěn)的激發(fā)態(tài)粒子l Molecular 分子分子2、等離子體技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)、等離子體技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)/優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)l 精確性；精確性；l 安全性；安全性；l 廣泛性廣泛性/多功能性；多功能性；l 環(huán)保性環(huán)保性 等離子體表面改性是一項(xiàng)高新技術(shù),它是一種以物理手段處理纖維達(dá)到化學(xué)處理效果的方法。 等離子體表面改性是干態(tài)處理,節(jié)能節(jié)水、清潔高效、操作簡(jiǎn)單且易控制、環(huán)境污染小。經(jīng)過(guò)該方法處理的織物僅涉及纖維的表面,不破壞纖維自身的性質(zhì),使纖維表面特性得以改變而達(dá)到理想的應(yīng)用效果。這樣既可保持織物原有優(yōu)點(diǎn),又可賦予其新特性或消除某些缺點(diǎn)。因此,等離子技術(shù)符合可

5、持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的要求,正越來(lái)越受重視。二、低溫等離子體的產(chǎn)生和性質(zhì)二、低溫等離子體的產(chǎn)生和性質(zhì) 根據(jù)等離子體中電子、離子和其他中性粒子根據(jù)等離子體中電子、離子和其他中性粒子的相對(duì)溫度，可以將等離子體分成兩類(lèi)：的相對(duì)溫度，可以將等離子體分成兩類(lèi)： 熱等離子體熱等離子體 平衡等離子體平衡等離子體 冷等離子體冷等離子體 非平衡等離子體非平衡等離子體1、什么是低溫等離子體？、什么是低溫等離子體？ 熱等離子體熱等離子體：是指氣體在壓力較高的狀態(tài)下進(jìn)行放電，使得電子、離子、激發(fā)分子等粒子相互磁撞的幾率增大，廣泛而劇烈的磁撞，使得粒子間的能量進(jìn)行了相互轉(zhuǎn)換和平均，各種粒子之間的能量幾乎在平衡狀態(tài)，導(dǎo)致等離子

6、體溫度可達(dá)幾千度以上，故稱(chēng)熱等離子體。 低溫等離子體低溫等離子體：是指在很低的氣體壓力下進(jìn)行放電，使得等離子體粒子相互磁撞的幾率很小，各粒子間能量不能均勻轉(zhuǎn)換、傳遞，處于能量不平衡狀態(tài)，因而導(dǎo)致形成了隨著氣體壓力的降低，電子溫度很高，而氣體整體溫度下降的低溫不平衡狀態(tài)。通常溫度低于100。 在工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用的都是非平衡低溫等離在工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用的都是非平衡低溫等離子體，雖然它的電子具有很高的溫度，但較大的子體，雖然它的電子具有很高的溫度，但較大的粒子如分子、原子、離子的溫度卻較低，宏觀上粒子如分子、原子、離子的溫度卻較低，宏觀上，整個(gè)體系處于低溫狀態(tài)。，整個(gè)體系處于低溫狀態(tài)。2 2、低溫等離

7、子體的產(chǎn)生、低溫等離子體的產(chǎn)生什么情況下可以得到熱等離子體什么情況下可以得到熱等離子體(thermal plasmas)，什么時(shí)候得到低溫等離子體什么時(shí)候得到低溫等離子體(Non-thermal plasma)？取決于電離程度：取決于電離程度：Plasma is sometimes referred to as being: “hot” if it is nearly fully ionized, or “cold” if only a small fraction, (for example 1%), of the as molecules are ionized 等離子體的發(fā)生方式等離子體

8、的發(fā)生方式u光、X射線、Y射線照射：電離所需要的能量由光、x射線、Y射線提供。u放電：通過(guò)從直流到微波的所有頻率帶的放電可以產(chǎn)生各種不同的電離狀態(tài)。 直流輝光放電、高頻輝光放電、微波放電直流輝光放電、高頻輝光放電、微波放電u燃燒：是通過(guò)燃燒使氣體發(fā)生熱電離的方法?；鹧嬷械母吣芰Ｗ酉嗷ヅ鲎舶l(fā)生電離稱(chēng)之為熱電離。u特定的熱化學(xué)反應(yīng)所放出的能量也能引起電離。 低溫等離子的產(chǎn)生方法：電暈放電（低頻放電）：電暈放電（低頻放電）： 電暈放電電暈放電是在大氣壓條件下產(chǎn)生的弱電流放是在大氣壓條件下產(chǎn)生的弱電流放電。對(duì)兩個(gè)電極施加高電壓，兩極間產(chǎn)生電火花電。對(duì)兩個(gè)電極施加高電壓，兩極間產(chǎn)生電火花被絕緣體阻斷，絕

9、緣板安裝在被處理材料下面，被絕緣體阻斷，絕緣板安裝在被處理材料下面，電子在通往被處理材料途中與空氣分子猛烈撞擊，電子在通往被處理材料途中與空氣分子猛烈撞擊，受到電子沖擊的氣體分子很容易發(fā)生解離，生成受到電子沖擊的氣體分子很容易發(fā)生解離，生成各種活性因子，即等離子體。各種活性因子，即等離子體。 以空氣中氧氣為例，可能發(fā)生的反應(yīng)為：以空氣中氧氣為例，可能發(fā)生的反應(yīng)為：O2 + e*O2* + e-O2 + e- + hrO + O + e-O2+ + 2e-O + O+ +2e-O2- 電暈放電產(chǎn)生的等離子體包括：電子、離子、自由基、激發(fā)分子和未反應(yīng)的分子，空氣為介質(zhì)，還含有臭氧和三氧化二氮等，與

10、纖維表面作用，不僅產(chǎn)生自由基，還對(duì)纖維材料產(chǎn)生氧化改性，增加極性基團(tuán)。 電暈放電的范圍小、能量低且不均勻,故通常僅局限于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。輝光放電（高頻放電）：輝光放電（高頻放電）：輝光放電是產(chǎn)生等離子體的另一種方法，比電暈放電電場(chǎng)強(qiáng)度高，壓力比大氣壓低，氣體粒子間碰撞的機(jī)會(huì)少，活性因子滲透性比電暈放電好，被處理材料表面改性更強(qiáng)烈。輝光放電產(chǎn)生等離子體的過(guò)程：輝光放電產(chǎn)生等離子體的過(guò)程：（1） 分子（XY）與低能電子間的碰撞，形成離子：（2）氣體分子被高能電子分裂：（3）中性氣體分子與極高能量的電子碰撞，從中性分子中分出其他電子：（4）在放電期間由輻射形成單或多原子自由基：XY + e-XY-X +

11、 Y-XY + e-X- + Y-+ e-XY + e-XY- + e-2X+ + Y-XnYm自由基影響輝光放電處理效果的因素：影響輝光放電處理效果的因素：l 真空度或氣壓l 氣體種類(lèi)l 被處理物體的性能1）真空度或氣壓的影響：）真空度或氣壓的影響： 真空度低，處理室保存的氣體分子真空度低，處理室保存的氣體分子多，飛行中的電子能量損耗多，達(dá)到被多，飛行中的電子能量損耗多，達(dá)到被處理物體表面的電子能量低，改性效果處理物體表面的電子能量低，改性效果差，真空度過(guò)高，氣體分子少，產(chǎn)生的差，真空度過(guò)高，氣體分子少，產(chǎn)生的活性粒子少，改性效果也差?；钚粤Ｗ由伲男孕Ч膊?。2）氣體種類(lèi)）氣體種類(lèi) 氣體分

12、為兩類(lèi)：非反應(yīng)性氣體（如氬氣、氦氣）氣體分為兩類(lèi)：非反應(yīng)性氣體（如氬氣、氦氣）和反應(yīng)性氣體（如氮?dú)狻⒀鯕獾龋┖头磻?yīng)性氣體（如氮?dú)?、氧氣等?非反應(yīng)性氣體的等離子體的活性粒子一般不和被非反應(yīng)性氣體的等離子體的活性粒子一般不和被處理材料反應(yīng)，但它們可以使被處理材料分子中形處理材料反應(yīng)，但它們可以使被處理材料分子中形成自由基，帶自由基的被處理物與空氣接觸時(shí)，和成自由基，帶自由基的被處理物與空氣接觸時(shí)，和氧或氮分子反應(yīng)，表面引入氧或氮原子。氧或氮分子反應(yīng)，表面引入氧或氮原子。 反應(yīng)性氣體處理，反應(yīng)性氣體的活性粒子可直接反應(yīng)性氣體處理，反應(yīng)性氣體的活性粒子可直接和被處理物表面分子發(fā)生反應(yīng)，形成新的結(jié)合和

13、改和被處理物表面分子發(fā)生反應(yīng)，形成新的結(jié)合和改性，如，氮等離子體處理，除在織物表面產(chǎn)生自由性，如，氮等離子體處理，除在織物表面產(chǎn)生自由基和含氧基團(tuán)外，氮分子直接和被處理物反應(yīng)，形基和含氧基團(tuán)外，氮分子直接和被處理物反應(yīng)，形成含氮基團(tuán)成含氮基團(tuán)-NH2?；鶊F(tuán)種類(lèi)基團(tuán)數(shù)（相對(duì)于CH2)PEPE-ArPE-N2-NH209.5x10-341x10-3-COOH015x10-35.6x10-3-COOH+-OH3x10-328x10-3-羰基1.2x10-35.6x10-313x10-3碳碳雙鍵020 x10-38.9x10-3用氬氣和氮?dú)獾入x子體處理后PE表面基團(tuán)數(shù)目3）被處理物體的性能）被處理物體

14、的性能l 用用Ar 等離子體處理，聚合物表面引入含氧和等離子體處理，聚合物表面引入含氧和含氮基團(tuán)；含氮基團(tuán)；l 用用N2等離子體處理，引入含氮和含氧基團(tuán)，但等離子體處理，引入含氮和含氧基團(tuán)，但含氧基團(tuán)數(shù)量比含氧基團(tuán)數(shù)量比Ar等離子體處理少；等離子體處理少；l 若聚合物中存在氧和氮（聚酰胺），等離子體若聚合物中存在氧和氮（聚酰胺），等離子體處理引入氧和氮相對(duì)較少，若只含氮或氧其中一處理引入氧和氮相對(duì)較少，若只含氮或氧其中一種的高聚物，引入另一種原子數(shù)量就相當(dāng)困難。種的高聚物，引入另一種原子數(shù)量就相當(dāng)困難。3、低溫等離子體的特點(diǎn)、低溫等離子體的特點(diǎn)l 電中性電中性 等離子體中的電子和離子的電荷總數(shù)

15、相等，整等離子體中的電子和離子的電荷總數(shù)相等，整體表現(xiàn)為電中性體表現(xiàn)為電中性/準(zhǔn)電中性（準(zhǔn)電中性（Quasi-neutrality）l 粒子的相互作用粒子的相互作用 等離子體中各種粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生碰撞，等離子體中各種粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生碰撞，彈性碰撞能改變粒子的運(yùn)動(dòng)速度，非彈性碰撞則會(huì)彈性碰撞能改變粒子的運(yùn)動(dòng)速度，非彈性碰撞則會(huì)導(dǎo)致激發(fā)、電離、復(fù)合、電荷交換、電子附著以及導(dǎo)致激發(fā)、電離、復(fù)合、電荷交換、電子附著以及核反應(yīng)等，產(chǎn)生新的粒子和光子。核反應(yīng)等，產(chǎn)生新的粒子和光子。 l 輻射輻射 等離子體都是發(fā)光的，包括可見(jiàn)光、紫外光、等離子體都是發(fā)光的，包括可見(jiàn)光、紫外光、X射線等，等離子體發(fā)出

16、這些電磁波的過(guò)程稱(chēng)為射線等，等離子體發(fā)出這些電磁波的過(guò)程稱(chēng)為等離子體輻射。等離子體輻射。 等離子體中的大量帶電粒子以各種形式運(yùn)動(dòng)等離子體中的大量帶電粒子以各種形式運(yùn)動(dòng)著，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度和狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，伴隨有能量著，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度和狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，伴隨有能量的變化而產(chǎn)生輻射了，這種輻射過(guò)程是復(fù)雜多樣的變化而產(chǎn)生輻射了，這種輻射過(guò)程是復(fù)雜多樣的。的。4、等離子體的表征參數(shù)、等離子體的表征參數(shù)自由路程自由路程mean free path表示粒子在二表示粒子在二次連續(xù)碰撞之間所經(jīng)過(guò)的距離；次連續(xù)碰撞之間所經(jīng)過(guò)的距離；德拜長(zhǎng)度德拜長(zhǎng)度debye length(D)介于帶電粒介于帶電粒子與四周屏蔽之間的距離；子

17、與四周屏蔽之間的距離；等離子參數(shù)等離子參數(shù)(plasma parameter(ND)在德在德拜球體中的電子數(shù)量；拜球體中的電子數(shù)量；等離子體頻率等離子體頻率plasma frequency(pe)電電子在等離子電磁場(chǎng)中的振動(dòng)頻率。子在等離子電磁場(chǎng)中的振動(dòng)頻率。5、低溫等離子體對(duì)高聚物作用的特性、低溫等離子體對(duì)高聚物作用的特性它是電中性的，宏觀低溫的，利于應(yīng)用；它是電中性的，宏觀低溫的，利于應(yīng)用；它是作用精確地限于淺表面，不損傷高分子化它是作用精確地限于淺表面，不損傷高分子化合物主體；合物主體；它的粒子作用復(fù)雜，能產(chǎn)生豐富的效果；它的粒子作用復(fù)雜，能產(chǎn)生豐富的效果；它的活性因子的能量恰好高于有機(jī)

18、化合物的鍵它的活性因子的能量恰好高于有機(jī)化合物的鍵能，能夠引發(fā)分子的離解和結(jié)合，導(dǎo)致各種化學(xué)能，能夠引發(fā)分子的離解和結(jié)合，導(dǎo)致各種化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)。低溫等離子體中粒子的能量有機(jī)化合物化學(xué)鍵的能量活性因子能量/eV化學(xué)鍵能量/eV化學(xué)鍵能量/eV電子0-20C-H4.3C=O8.0離子0-2C-N2.9C-C3.4原子或分子0-20C-Cl3.4C=C6.1紫外光、可見(jiàn)光3-40C-F4.4CC8.4三、三、 低溫等離子體對(duì)高分子材料的作用低溫等離子體對(duì)高分子材料的作用u使有機(jī)物質(zhì)分子斷裂而變?yōu)樾碌奈镔|(zhì)或具有新的性質(zhì)，如對(duì)纖維來(lái)說(shuō)，表面發(fā)生分裂（刻蝕）后表面具有新的性質(zhì)（如吸濕性、染色性、粘合性、導(dǎo)

19、電性、摩擦性等），提高產(chǎn)品的加工和服用性能和附加值；u聚合和接枝反應(yīng)，通過(guò)激發(fā)分子、原子、自由基等活性粒子與有機(jī)分子發(fā)生相互作用導(dǎo)致聚合或接枝，達(dá)到改性目的。u材料表面產(chǎn)生自由基；材料表面產(chǎn)生自由基；u 材料表面引人官能團(tuán)；材料表面引人官能團(tuán)；u 材料表面形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)；材料表面形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)；u 材料表面被刻蝕；材料表面被刻蝕；u 材料表面接枝；材料表面接枝；u 材料表面沉積聚合物材料表面沉積聚合物原理： 利用非聚合性的無(wú)機(jī)氣體(Ar、H2、O2 、N2等)的等離子體作用于纖維材料表面，活性粒子的能量轉(zhuǎn)移給纖維大分子，或纖維大分子受到等離子體輻射能的照射，在材料表面產(chǎn)生自由基。1、低溫等離子體作

20、用于材料表面產(chǎn)生自由基、低溫等離子體作用于材料表面產(chǎn)生自由基RH +H R +H2氫等離子體的活性粒子作用于纖維大分子產(chǎn)生自由基 RH R +H 等離子體輻射紫外光作用于纖維大分子產(chǎn)生自由基。應(yīng)用應(yīng)用 ：材料表面材料表面 產(chǎn)生鏈自由基可作為接枝起點(diǎn)；產(chǎn)生鏈自由基可作為接枝起點(diǎn)；引入新的官能團(tuán)；引入新的官能團(tuán)；進(jìn)行大分子鏈間交聯(lián)；進(jìn)行大分子鏈間交聯(lián)；因自由基的存在，使整理劑與材料的結(jié)合牢度加強(qiáng)。因自由基的存在，使整理劑與材料的結(jié)合牢度加強(qiáng)。 2 2、引入特定基團(tuán)、引入特定基團(tuán) 用低溫等離子體處理纖維，在表面層形成高分子表面自由基后，能繼續(xù)與等離子體中各種活性粒子進(jìn)行反應(yīng)，從而在材料表面生成新的基

21、團(tuán)，使材料表面性質(zhì)發(fā)生變化，表面與主體相具有了不同的性能，因而實(shí)現(xiàn)了對(duì)纖維的表面改性。 1 1）引入）引入-NH-NH2 2 可用NH3或（N2 、H2混合）低溫等離子體處理纖維，在纖維表面形成-NH2. 反應(yīng)機(jī)理為： NH3 NH2+ H N2 + H2 NH2 RH R+ H R+ NH2 RNH2 2 2）引入）引入-F-F基基 可用F2或CF4低溫等離子體處理纖維。反應(yīng)機(jī)理為： RH R+ H F2 F+ F CF4 CF3 + F R+ F RF R+CF3 RCF3 3 3）引入含氧基團(tuán)）引入含氧基團(tuán) 通過(guò)O2低溫等離子體處理引入含氧基因有著十分重要的意義。反應(yīng)機(jī)理為： RH R+

22、 H R+ O2 ROO ROO+ RH ROOH +R ROOH RO+ OH R+ O RO RO+ RH R+ ROH RO+ H ROH 由上述反應(yīng)，可以在纖維表面引入羧由上述反應(yīng)，可以在纖維表面引入羧基（基（-COOH-COOH），羥基（），羥基（-OH-OH）等含氧基團(tuán)，）等含氧基團(tuán)，以及以及-NH-NH2 2、-F-F等其它基團(tuán)，并已在光譜分等其它基團(tuán)，并已在光譜分析中得到證明。析中得到證明。 不同基團(tuán)的引入，還可以得到某些功能整理的效果（如：拒水、抗靜電、阻燃、防氈縮等功能）。 對(duì)于紡織纖維而言，特定基團(tuán)的引入對(duì)改善紡織品可染整加工性，提高物理機(jī)械性能及染整效果有著特別的意義。

23、如：氨基（-NH2）的引入可以提高織物的染色性能，引入氟基（-F）可以賦予織物拒水、拒油等功能，而在纖維中引入含氧基團(tuán)（羥基、羧基等），可使織物表面極性和親水性增加，大大改善疏水纖維的吸濕性和抱合力，提高纖維的染色性能等。 3 3、引發(fā)表面交聯(lián)反應(yīng)、引發(fā)表面交聯(lián)反應(yīng)利用He、Ar等惰性氣體的等離子體處理材料表面。惰性氣體理論上不參與任何表面反應(yīng)，只是把能量轉(zhuǎn)移給表面分子使之活化，生成一種鏈自由基。低溫等離子體中活性粒子的沖擊，纖維大分子中的氫原子等被放出，從而形成自由基，再通過(guò)自由基的相互結(jié)合，分子鏈間有可能形成交聯(lián)。據(jù)報(bào)導(dǎo)聚氯乙烯薄膜經(jīng)氬、一氧化碳等的低溫等離子體處理后，形成了交聯(lián)。纖維高分

24、子物通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)，可改變這些織物的服用性能。 另外纖維通過(guò)低溫等離子體引發(fā)自身交聯(lián)反應(yīng)后，可以明顯提高表面層的強(qiáng)度，增強(qiáng)表面粘著性，改善纖維的物理機(jī)械性能，如：表面交聯(lián)可以提高合成纖維的耐熱性，同時(shí)也可以防止纖維中的各類(lèi)添加劑（如：增塑劑等）溢出，對(duì)表面起著封閉作用。 應(yīng)用應(yīng)用:強(qiáng)化表面層；提高纖維材料的耐磨性、黏著性強(qiáng)化表面層；提高纖維材料的耐磨性、黏著性及耐化學(xué)品性；對(duì)化學(xué)纖維中的添加劑具有防及耐化學(xué)品性；對(duì)化學(xué)纖維中的添加劑具有防止?jié)B出作用，保護(hù)纖維的性能。止?jié)B出作用，保護(hù)纖維的性能。4 4、引發(fā)接枝聚合反應(yīng)、引發(fā)接枝聚合反應(yīng) 低溫等離子體的作用，使得在纖維表面產(chǎn)生了高分子自由基，以這種

25、自由基為反應(yīng)中心，可將有聚合能力的有機(jī)單體接枝到材料表面，進(jìn)行等離子體引發(fā)的接枝聚合反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維表面的接枝改性或表面修飾。在接枝聚合方面，應(yīng)用較多的是在纖維上進(jìn)行丙烯酸接枝，這類(lèi)接枝反應(yīng)的難易程度除與等離子的強(qiáng)度、密度、功率等因素有一定關(guān)系外，主要還取決于纖維的種類(lèi)的性質(zhì)。 RH-C-R + CH2-CH2-COOH RH-C-R CH2-CH2-COOH 應(yīng)用應(yīng)用 ：用親水性單體用親水性單體 、 憎水性單體進(jìn)行表面接枝；憎水性單體進(jìn)行表面接枝； 功能性單體進(jìn)行接枝功能性單體進(jìn)行接枝 ； 對(duì)材料表面進(jìn)行所期望對(duì)材料表面進(jìn)行所期望 的其他改性的其他改性 。 用等離子體引發(fā)紡織纖維的接枝聚

26、合反應(yīng)，可以獲得比其他常規(guī)化學(xué)接枝法更高的接枝率和很低的副產(chǎn)物，可使紡織品具有良好的表面性能，并可能得到拒水、防污、阻燃、防皺、防氈縮等功能。同時(shí)通過(guò)接枝引入親水性單體，可大大提高纖維材料的吸濕性以及使染色性能得到顯著改善。 5 5、刻蝕、糙化纖維表面、刻蝕、糙化纖維表面 紡織纖維經(jīng)低溫等離子體處理過(guò)程中，等離子體中的離子、電子、激發(fā)分子（原子）等粒子對(duì)纖維表面可形成強(qiáng)烈的沖擊，引起所謂“濺射”刻蝕作用。 同時(shí)等離子體中的各種化學(xué)活性物種也使得材料表面可發(fā)生氧化、降解等反應(yīng)而引起所謂的化學(xué)刻蝕作用。在實(shí)際低溫等離子體處理過(guò)程中，兩種刻蝕作用往往同時(shí)存在，綜合效果使得在纖維表面形成凹坑并產(chǎn)生凸?fàn)?/p>

27、沉積物，導(dǎo)致纖維材料表面的粗糙化。 對(duì)于紡織纖維而言，低溫等離子體的刻蝕作用可以改善纖維的粘著性、染色性、磨擦效應(yīng)、手感，增強(qiáng)對(duì)光的漫反射，提高對(duì)染化藥劑的吸附性等。低溫等離子體的這種刻蝕作用，對(duì)于提高滌綸及其混紡織物的染深性，解決滌綸不易染深問(wèn)題有著特別的意義；另外這種刻蝕作用也可以使滌綸纖維產(chǎn)生堿減量的效果和風(fēng)格。 應(yīng)用應(yīng)用纖維材料纖維材料:刻蝕使纖維表面粗化并增加了纖維比表面積，可刻蝕使纖維表面粗化并增加了纖維比表面積，可 改善短纖維的可紡性；改善短纖維的可紡性；有利于增加涂層劑或其它整理劑與材料結(jié)合牢度；有利于增加涂層劑或其它整理劑與材料結(jié)合牢度；紡織材料紡織材料:表面的漿料、油脂等雜

28、質(zhì)，通過(guò)等離子體的灰化作表面的漿料、油脂等雜質(zhì)，通過(guò)等離子體的灰化作用用(雜質(zhì)與等離子體作用生成氣體跑掉雜質(zhì)與等離子體作用生成氣體跑掉)達(dá)到退漿、達(dá)到退漿、精練的效果。精練的效果。 這一過(guò)程通常是等離子體氧化分解的干式工藝。這一過(guò)程通常是等離子體氧化分解的干式工藝。原理有機(jī)氣體單體的等離子體在氣相聚合成膜并沉積于材料表面，在材料表面上覆膜。應(yīng)用應(yīng)用根據(jù)實(shí)際需要在材料表面沉積防水膜、防油膜、根據(jù)實(shí)際需要在材料表面沉積防水膜、防油膜、親水膜、保護(hù)膜、金屬化膜或其它功能性膜等。親水膜、保護(hù)膜、金屬化膜或其它功能性膜等。6、材料表面沉積聚合物、材料表面沉積聚合物 在材料表面覆膜連續(xù)式輝光放電紗線等離子

29、體處理裝置（一）低溫等離子體在毛纖維改性中的應(yīng)用（一）低溫等離子體在毛纖維改性中的應(yīng)用四、低溫等離子體在紡織染整加工中的應(yīng)用四、低溫等離子體在紡織染整加工中的應(yīng)用 機(jī)械物理機(jī)械物理性能變化性能變化1 1u纖維的平均細(xì)度比未處理前稍細(xì)2 2u毛纖維平均 長(zhǎng)度稍有減u短毛率有所 增加3 3u羊毛單纖維強(qiáng)力增u伸長(zhǎng)率卻有所下降5u手感較略顯粗糙u回潮率則普遍下降4 4u紡紗性能 無(wú)明顯變化u紡制高支紗時(shí)， 斷頭率明顯降低經(jīng)輝光放電等離子體處理的毛針織物洗滌75min的面積收縮率功率/W滯留時(shí)間/s平均面積收縮率/%未處理44.5101.012.5201.09.2300.78.3301.24.11、改

30、善羊毛防氈縮性能、改善羊毛防氈縮性能氣體壓力/133.3Pa功率/W滯留時(shí)間/s面積收縮率/%空氣2301.24.0氧氣4301.23.0氮?dú)?301.24.3CO23600.78.1氫3301.24.2氦3301.52.0氨4601.23.6未處理48.0羊毛織物用不同氣體等離子體處理后的收縮率比較聚合物未經(jīng)等離子體處理電暈等離子體處理未處理4040Resloom HP50(Monsonto)240Hercosett57(Hercules)300Emerez 1551(Uniliver-Eeney)130XFA-1(Kodak)270Adiprene BL-16(Dupont)00Synth

31、appret LKF(Bayer)00電暈放電等離子體處理毛織物面積收縮率（%）等離子體防氈縮機(jī)理：等離子體防氈縮機(jī)理： 經(jīng)等離子體處理后，羊毛纖維順、逆向摩經(jīng)等離子體處理后，羊毛纖維順、逆向摩擦系數(shù)都有一定程度的提高，但兩者的差值降擦系數(shù)都有一定程度的提高，但兩者的差值降低，定向摩擦效應(yīng)降低，達(dá)到防氈縮的目的。低，定向摩擦效應(yīng)降低，達(dá)到防氈縮的目的。 等離子體處理后，羊毛織物手感變粗糙，另等離子體處理后，羊毛織物手感變粗糙，另外，由于羊毛吸濕性強(qiáng)，影響等離子體處理的外，由于羊毛吸濕性強(qiáng)，影響等離子體處理的穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品質(zhì)量的重現(xiàn)性。穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品質(zhì)量的重現(xiàn)性。2、改善羊毛染色性能、改善羊

32、毛染色性能羊毛染色特點(diǎn)：（1）羊毛纖維生態(tài)結(jié)構(gòu)特征，羊毛纖維表面存在鱗片，對(duì)染料的吸附上染起到阻礙作用；（2）羊毛鱗片的最外層含有很薄的疏水層，使染液不易潤(rùn)濕，阻礙染料上染。 羊毛染色需要采用較高溫度，較長(zhǎng)時(shí)間。輝光放電等離子體處理對(duì)羊毛半染時(shí)間的影響（t1/2/min)染料未處理去鱗片O2CF4C.I.酸性橙759184515C.I.酸性藍(lán)40112475343C.I.酸性藍(lán)837276101145565806C.I.酸性藍(lán)113906228474744等離子體處理縮短染色時(shí)間主要是破壞鱗片層結(jié)構(gòu)使染料等離子體處理縮短染色時(shí)間主要是破壞鱗片層結(jié)構(gòu)使染料易于擴(kuò)散進(jìn)纖維內(nèi)部。易于擴(kuò)散進(jìn)纖維內(nèi)部。

33、等離子體處理對(duì)金屬絡(luò)合染料（Isolan 紅S-BL，3%）染色的影響A染料上染率（%）；B染色時(shí)間（min）；C染浴鉻含量（mg）1未處理；2等離子體處理等離子體處理對(duì)活性染料（Lanasol 藍(lán)3G，3%）染色的影響A染料上染率（%）；B染色時(shí)間（min）；C固色率（%）1未處理；2等離子體處理等離子體處理時(shí)間/s水滲透時(shí)間/s未處理 3600丙酮/氬氣1024003020018060氦氣/氬氣10 1800301501803600丙酮/氬氣101167302856017318024氦氣/氬氣102403094606018020特別指出的是，通過(guò)低溫等離子體對(duì)滌綸纖維表面的刻蝕等作用，可以

34、明顯改善滌綸纖維的染深性能，同時(shí)配以某些特定的條件還可防止分散染料從滌綸纖維內(nèi)向纖維表面各種整理劑中遷移，避免在染色后序加工中由于染料的升華轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的色變，提高染料升華牢度和日曬牢度。（六）（六）用于紡織品的功能整理用于紡織品的功能整理 低溫等離子體對(duì)纖維表面進(jìn)行處理，根據(jù)需要可將能提供某些特殊功能的官能團(tuán)或有機(jī)單體引入纖維表面，視引入基團(tuán)種類(lèi)的不同，能賦予紡織品功能整理的效果。 用O2，Ar等氣體的低溫等離子體處理可以引入極性親水基團(tuán)提高纖維的吸濕性、抗靜電性。 以氟化物的低溫等離子體處理（如：F2、CF4），可以使織物具備與氟系整理劑處理相同的拒水、拒油的效果。 天然纖維經(jīng)N2，NH3等

35、氣體的低溫等離子體處理，可以提高織物的折皺回復(fù)角，顯示出較好的防皺性能。通過(guò)低溫等離子體的聚合或接枝聚合的作用，將有機(jī)單體引入到纖維表層，使織物的表現(xiàn)性能發(fā)生很大變化。如：用丙烯酸衍生物接枝能提高織物的潤(rùn)濕性、抗靜電性；以有機(jī)硅氣體的低溫等離子體處理織物，可使織物獲得柔軟的手感和優(yōu)良的拒水性。 低溫等離子體對(duì)羊毛纖維表面有刻飾、氧化降解等綜合復(fù)雜的作用，使得纖維的定向磨擦系數(shù)差值降低，大大減弱了羊毛纖維的定向磨擦效應(yīng)，使得羊毛織物防氈縮性能的顯著提高。 低溫等離子體還有促進(jìn)各類(lèi)整理劑與紡織品的物理粘合和化學(xué)結(jié)合的作用，使得整理劑可在較低的溫度下被添加到紡織品上去，免去了傳統(tǒng)的熱焙烘過(guò)程，同時(shí)整

36、理劑與織物間又有較高的粘合強(qiáng)度。此外，低溫等離子體對(duì)纖維表面的糙化作用可促進(jìn)整理劑與織物的物理粘合及粘合強(qiáng)度的提高。 低溫等離子體整理工藝基本上有兩種：低溫等離子體整理工藝基本上有兩種：A、預(yù)處理法，先將織物進(jìn)行低溫等離子體處理，使纖維表面被活化，然后再浸軋整理劑，使整理劑與織物發(fā)生各種作用，最終被緊緊固著在織物上。B、后處理法，先將整理劑浸軋到織物上然后再經(jīng)低溫等離子體處理，直接引發(fā)整理劑與織物間的化學(xué)反應(yīng)，完成功能整理加工過(guò)程。 五、低溫等離子體處理紡織品的優(yōu)點(diǎn)五、低溫等離子體處理紡織品的優(yōu)點(diǎn) (1)幾乎所有的織物都可用低溫等離子體在真空狀態(tài)下處理，因此說(shuō)其適用范圍比較廣。(2)低溫等離子體處理專(zhuān)門(mén)用于表面處理，因?yàn)榈入x子體的作用僅限于纖維表皮，涉及深度不