棉織物抗紫外線整理工藝的比較

棉織物抗紫外線整理工藝的比較

0棉織物抗紫外線整理中等離子體技術(shù)應(yīng)用中的棉吸濕性好，保暖性好，是回歸自然的最佳消費(fèi)品，也是夏季的首選。然而，由于棉紡材料的抗紫外能力相對(duì)較低，因此對(duì)其進(jìn)行了防紫外分類非常重要。等離子體技術(shù)作為一種新型的纖維改性和織物處理方法,具有低能耗,污染小,處理時(shí)間短,效果明顯的特點(diǎn),采用低溫等離子體技術(shù)對(duì)棉織物進(jìn)行抗紫外線處理,不僅可提高棉織物抗紫外線性能,而且顯示出了綠色的生態(tài)效果。由于棉織物的熔點(diǎn)很低,真空等離子體處理棉織物易被擊穿,損傷纖維,而且真空系統(tǒng)的使用難以實(shí)現(xiàn)流水線連續(xù)生產(chǎn)。因此本文選擇大氣壓介質(zhì)阻擋放電這一先進(jìn)的等離子體工藝技術(shù)應(yīng)用在棉織物的抗紫外線整理中,采用先浸漬抗紫外線整理劑CGKF再經(jīng)等離子體處理和先經(jīng)等離子體處理再浸漬抗紫外線整理劑CGKF兩種工藝,整理效果采用紫外線分光光度計(jì)測試、掃描電鏡觀察等方法進(jìn)行表征。結(jié)果表明,兩種工藝整理的棉織物抗紫外線性能均提高(前一種工藝略好于后者),且服用性能所受影響不大。1抗菌、整理劑整理織物:純棉坯布,經(jīng)緯紗線均為30tex,經(jīng)緯密度均為60根/25.4mm,幅寬160cm。前處理藥劑:燒堿、水玻璃、表面活性劑、亞硫酸氫鈉、磷酸三鈉?？棺贤饩€整理劑:CGKF親水型有機(jī)硅抗輻射織物整理劑(揚(yáng)州晨化科技集團(tuán)有限公司)。CGKF抗輻射整理劑分子式主鏈如下:2試驗(yàn)儀器與儀器CTP-2000K低溫等離子體電源(南京蘇曼電子有限公司),Lambda35型紫外線分光光度計(jì)(美國鉑金埃爾默儀器有限公司),SpectrumOne-B型傅立葉變換紅外光譜議(美國鉑金埃爾默儀器有限公司),YG065型電子織物強(qiáng)力試驗(yàn)儀(萊州市電子儀器有限公司),YG461E電腦式透氣性測試儀(寧波紡織儀器廠),LLY-01B電腦控制硬挺度儀(常州第一紡織設(shè)備有限公司),YG502織物起毛起球儀(南通三思機(jī)電科技有限公司),JSM-6460LV型掃描電鏡(日本電子公司)。3排序方法3.1劑量的確定工藝流程:軋堿※燒堿和布同時(shí)進(jìn)鍋※煮練※水洗軋液工藝條件:燒堿濃度:8g/L,堿液溫度:50℃,軋余率:120%。煮練液處方(%):燒堿(100%):3,水玻璃(相對(duì)密度1.4):0.5,表面活性劑:0.5,亞硫酸氫鈉:0.5,磷酸三鈉:1。以上各種藥劑用量均以對(duì)織物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)。煮練工藝條件:浴比:1g棉織物加3L煮練液,煮練壓力:大氣壓,煮練溫度:100℃,煮練時(shí)間:3h。3.2等離子體電源的制備采用兩種不同工藝分別對(duì)棉織物進(jìn)行抗紫外線整理。工藝一:棉織物先經(jīng)過抗紫外線整理劑CGKF整理(整理工藝:整理劑CGKF用量0.3%,浴比1∶40,浸漬時(shí)間15min,浸漬溫度50℃,焙烘溫度120℃,烘干時(shí)間15min)后,再用等離子體進(jìn)行處理。CTP-2000K低溫等離子體電源如圖1。工藝二:利用低溫等離子體先對(duì)棉織物進(jìn)行處理,然后棉織物再經(jīng)過抗紫外線整理劑CGKF整理(CGKF整理工藝同工藝一)。等離子體處理過程如下:將CTP-2000K低溫等離子體電源的電源開關(guān)打開,使棉織物在不同的條件下接受等離子體處理。調(diào)節(jié)電壓在50V左右,調(diào)節(jié)輸出頻率為20kHz,改變等離子體處理時(shí)間、處理距離。處理結(jié)束后用紫外線分光光度計(jì)和掃描電鏡等對(duì)經(jīng)過處理的棉織物樣品的紫外線透過率等進(jìn)行測試和觀察分析,可確定等離子體處理棉織物的最佳工藝條件。4紫外線透過率測定(1)紫外線分光光度計(jì)測棉織物紫外線透過率:用Lamboda35型分光光度計(jì)測定各種試樣的紫外線透過率曲線,并用面積比求出280~320nm紫外線區(qū)域的平均透過率。(2)掃描電鏡觀察:利用JSM-6460LV型掃描電鏡觀察整理前后試樣在掃描電鏡下影像的變化。(3)其他服用性能的測試:采用前述相關(guān)儀器測定整理前后織物的強(qiáng)力、透氣性、硬挺度和抗起毛起球性等服用性能。5分類效果和分析5.1陰離子處理時(shí)間對(duì)棉紡材料的抗紫外性能有影響5.1.1等離子體處理對(duì)棉織物紫外線透過率的影響棉織物經(jīng)過抗紫外線整理劑CGKF整理后,用等離子體進(jìn)行處理。處理過程中,等離子體處理電壓不變,距離為9mm,處理時(shí)間分別依次為30、50、60、80、110s。處理結(jié)果如圖2所示。工藝一不同等離子體處理時(shí)間棉織物樣品的紫外線平均透過率如圖3所示。由圖3可看出,經(jīng)抗紫外線整理劑CGKF整理的棉織物再經(jīng)低溫等離子體處理后,紫外線平均透過率并不是隨時(shí)間增加而正比降低,而是先略升高再降低,然后又升高。當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到60s時(shí),織物紫外線透過率最低,之后隨處理時(shí)間增加織物紫外線透過率又升高。5.1.2等離子體放電產(chǎn)生的自由基種類及用量由圖4可以看出,采用工藝二,棉織物抗紫外線性能比只用抗紫外線整理劑CGKF整理的棉織物的抗紫外線性能要好,并且同樣在處理時(shí)間達(dá)到60s時(shí),織物紫外線透過率最低。工藝二不同等離子體處理時(shí)間棉織物樣品的紫外線平均透過率如圖5所示。工藝二與工藝一處理結(jié)果類似,兩種棉織物樣品的抗紫外線效果都可以明顯提高。無論采用那種工藝,均在等離子體處理時(shí)間為60s時(shí),織物紫外線透過率最低,抗紫外線效果最好。在等離子體處理棉織物表面的過程中,存在等離子體刻蝕和聚合兩種作用。究竟刻蝕和聚合那種作用占主導(dǎo)優(yōu)勢,決定于等離子體處理過程中的單體種類、濃度、樣品、氣壓、時(shí)間、溫度等等因素。本文采用空氣等離子體處理樣品,產(chǎn)生自由基主要來源于高能電子轟擊織物表面,使織物中纖維表面涂覆的功能整理劑大分子或纖維素大分子的羥基、羰基等官能團(tuán)失去電子。同時(shí),放電過程中產(chǎn)生的高能電子對(duì)織物表面有嚴(yán)重的刻蝕作用。值得注意的是,雖然兩種工藝條件下棉織物抗紫外線效果相差不大,但抗紫外線的機(jī)理卻完全不同。工藝一處理過程中,棉織物經(jīng)過CGKF整理劑預(yù)處理,CGKF整理劑均勻地涂覆在纖維表面。CGKF整理劑的相對(duì)分子質(zhì)量大,聚合度高,由于分子主鏈結(jié)構(gòu)由Si—O、Si—C構(gòu)成,化學(xué)鍵鍵能較高(Si—O:4.6eV,Si—C:8.3eV),不易斷裂。同時(shí),CGKF大分子中含有大量的支鏈,盡管等離子放電過程中產(chǎn)生自由基數(shù)量相對(duì)于工藝二較少(纖維素大分子C—H鍵能較低),一旦有自由基產(chǎn)生,CGKF大分子間立即發(fā)生交聯(lián),形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),等離子體聚合作用較強(qiáng)。工藝二中,在等離子體作用下,高能電子刻蝕棉纖維表面,形成溝槽,可以增加棉織物中整理劑CGKF的吸附量。纖維素大分子斷裂產(chǎn)生的自由基同CGKF大分子發(fā)生化學(xué)作用,使織物紫外線透過率降低。等離子體處理過程中,自由基壽命較短,如果等離子體的處理時(shí)間過長,部分自由基死亡,自由基濃度降低,等離子體作用較弱。如果等離子體的處理時(shí)間短,在反應(yīng)器處理空間內(nèi)自由基數(shù)量較少,等離子體作用較弱。本文中兩種工藝均在等離子處理時(shí)間達(dá)到60s時(shí),織物抗紫外線效果最好。5.2離心分離對(duì)棉紡材料的抗紫外性能有影響5.2.1等離子體處理棉織物織物紫外線透過率經(jīng)抗紫外線整理劑CGKF整理的棉織物再進(jìn)行等離子體處理。處理過程中等離子體處理電壓不變,處理時(shí)間為60s,處理距離依次為1、3、5、7、9、11mm。處理結(jié)果如圖6所示。工藝一不同等離子體處理距離棉織物樣品的紫外線平均透過率如圖7所示。由圖7可看出,經(jīng)抗紫外線整理劑CGKF整理的棉織物再經(jīng)低溫等離子體處理后,紫外線平均透過率并不是隨處理距離增加而正比降低,而是先略升高,再略降低,然后又升高,再降低,再升高。當(dāng)處理距離達(dá)到9mm時(shí),織物紫外線透過率最低,之后處理距離增加,織物紫外線透過率又升高。5.2.2等離子體處理情況工藝二不同等離子體處理距離棉織物樣品的抗紫外線效果如圖8所示。工藝二不同等離子體處理距離棉織物樣品的紫外線平均透過率如圖9所示。由圖9可以看出,等離子體處理距離為9mm時(shí),織物紫外線透過率最低。當(dāng)?shù)入x子體處理距離過大時(shí),高能電子到達(dá)織物表面的數(shù)量較少,在織物表面形成自由基數(shù)量少,等離子體刻蝕與聚合反應(yīng)較弱;當(dāng)?shù)入x子體處理距離過短,高能電子數(shù)量多,能量大,形成自由基數(shù)量多,樣品易被擊穿破壞。5.3ckf在不同洗滌劑次數(shù)下織物的耐洗性能工藝一和工藝二等離子體處理的棉織物抗紫外線性能的耐洗性分別如圖10(a)和(b)所示。由圖10(a)和(b)可以看出,隨著洗滌次數(shù)的增加,采用兩種工藝處理的織物抗紫外線性能下降,當(dāng)洗滌次數(shù)達(dá)到20次,織物仍具有抗紫外線性能,這是因?yàn)樵诘入x子體作用下,CGKF大分子間發(fā)生交聯(lián),形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此耐洗牢度好。等離子體處理使棉纖維表面發(fā)生刻蝕作用,形成溝槽,增加了CGKF的吸附量,CGKF大分子間形成交聯(lián)使耐洗牢度較好。5.4棉織物表面顆粒的變化圖11為等離子體處理前后棉織物在掃描電鏡下的影像。對(duì)比圖11(a)、(b)、(c)可以看出,處理前棉纖維縱向呈卷曲的帶狀;采用工藝一處理后,棉纖維的表面有明顯的凹槽和凹坑,并且還有一些小顆粒,可能是等離子體聚合產(chǎn)物。由于CGKF分子中主鏈含有大量的Si—O鏈,纖維表面的顆粒可能是SixCyOz物質(zhì),這種無機(jī)物顆?？赡軙?huì)帶給棉織物新的功能,具體的測試表征以后將繼續(xù)探討;采用工藝二處理后,棉纖維表面較光滑,并且?guī)缀趺扛蘩w維表面都較均勻地覆蓋有一層物質(zhì),沒有小顆粒和凹槽在纖維表面,這是因?yàn)榈入x子體對(duì)纖維的刻蝕作用增加了纖維對(duì)CGKF的吸附量。5.5等離子體處理可提升抗紫外線效果從表1可以看出,經(jīng)抗紫外線整理劑CGKF整理的棉織物再經(jīng)低溫等離子體處理后,抗紫外線性能可進(jìn)一步提高。波長在280~320nm的紫外線平均透過率由原來的32.15%下降為1.70%以下,透過率下降了91.10%以上,符合澳大利亞和新西蘭紡織品防紫外線標(biāo)準(zhǔn)非常優(yōu)秀防護(hù)類產(chǎn)品的要求,說明織物具有非常好的抗紫外線性能。由于經(jīng)等離子體處理后纖維與整理劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成新的化學(xué)鍵,從而使織物的斷裂強(qiáng)力增加,硬挺度下降,柔軟性提高;但因?yàn)樵诶w維的表面形成抗紫外線薄膜,增強(qiáng)了纖維與纖維間的摩擦阻力與抱合力,使織物表面的纖維端不易露出織物,使織物透氣性下降,抗起毛起球性能得到改善。6不同抗紫外線整理劑整理棉織物(1)采用兩種不同整理工藝對(duì)棉織物進(jìn)行抗紫外線整理,棉織物的抗紫外線性能均可進(jìn)一步提高,但棉織物經(jīng)過抗紫外線整理劑CGKF整理后再用等離子