采用等离子体处理提高聚酯纤维亲水性

采用等离子体处理提高聚酯纤维亲水性
M.R.Srikrishnan;K.Vellingiri;卢兰兰
【摘要】聚酯纤维常以纯纺或与其他纤维混纺的形式广泛应用于纺织品中.当它单独用于纺织加工尤其是应用于服装时,其吸湿透气性差、易带静电、不易染色等性能会使服装的舒适感下降.旨在找到解决这一问题的方法,找出合理的解决过程,预测这种聚酯织物的最终用途.
【期刊名称】《国际纺织导报》
【年(卷),期】2013(041)007
【总页数】4页(P30,32,34,36)
【关键词】聚酯;织物;亲水性;等离子体处理;NaOH处理
【作者】M.R.Srikrishnan;K.Vellingiri;卢兰兰
【作者单位】PSG技术学院印度;PSG技术学院印度;
【正文语种】中文
聚酯纤维在纺织应用中存在的主要问题有:吸湿性差、易带静电、不易染色、后整理困难。

聚酯纤维吸湿性差是由于缺少极性基团，大分子结构紧密。

当含有聚酯纤维的织物与织物摩擦，或者与其他材料摩擦时会产生静电。

聚酯纤维中高分子化合物的紧密排列，以及缺少反应基团使它的吸湿性差，纤维中空气不易流动。

由于缺少反应基团和吸湿性差，聚酯纤维的染色性能差、整理困难。

1 材料和方法
1．1 方法
对白色和染色的100%聚酯织物进行碱处理(不同质量分数)和等离子体处理，测定处理后织物的吸湿、芯吸等亲水性指标，比较处理后织物与参照样品，表1列出了白色和染色聚酯织物的详细参数。

1．2 聚酯纤维处理
首先将聚酯织物在100℃的热水中处理3 h，以去除后整理所残留的化学物质。

表1 白色和染色聚酯织物的详细参数
1．2．1 NaOH 处理
－氢氧化钠(NaOH)质量分数分别为:2%、5%和10%;
－浴比:1∶30;
－时间:3 h;
－温度:100℃。

先用热水洗5 min，再用冷水洗干净，烘干。

1．2．2 等离子体处理
1．2．2．1 空气等离子体参数
基准压力:12．0 Pa;
设定压力:50．0 Pa;
电压:30 V(直流);
电流:0．012 A;
曝光时间:20 min;
电极间距:6 cm;
织物位置:距阴极3 cm。

1．2．2．2 氧气等离子体参数
基准压力:6．70 Pa;
氧气压力:40．0 Pa;
电压:500 V(直流);
电流:0．027 A;
曝光时间:30 min;
电极间距:6 cm;
织物位置:距阴极3 cm。

1．3 织物评定
1．3．1 滴定试验
本试验通过测定织物上一滴水完全渗透到织物中所需要的时间来表征织物的吸水性。

1．3．2 芯吸性能测试
将一块长条状的织物垂直放置，使织物的底部浸在蒸馏水中，检测织物的吸水高度。

为测试水的芯吸高度，可在蒸馏水中加染料，或者当织物为黑色时，可利用水的导电性形成的电流来测试芯吸高度，在给定时间里的芯吸高度直接反映了织物的芯吸能力。

芯吸能力可通过水上升的高度、织物吸水前后的厚度、织物的吸水量来表征。

吸水量用水分占织物干重的百分比表示，这与通过水上升的高度来确定芯吸能力是等同的。

1．3．3 断裂强力
将条状织物安装在上下两夹口之间，测试时稍加张力使织物伸直，开动机器对试样进行张力测试，详细记录织物的断裂负荷。

为获得试样断裂时的确定伸长，固定上夹头，在度量范围内读数。

这种读数方法仅适用于试样受到较大负荷并且破坏程度较大的情况。

采用此方法，根据要求重复试验。

1．3．4 厚度
先将压力脚用干净的纸擦干净。

如果需要的话，在压力脚上加重，将计量器的读数归零。

试样不需预处理，但不能采用布边，且应避免折痕。

如有可能，织物应在标准大气压下放置24 h，测10次，计算平均值。

1．3．5 悬垂性
首先剪一块 76．2 cm ×38．1 cm的织物，称重。

用光从下照射悬垂的织物得到投影。

圆形试样放在模板上，光从下照射使试样的投影落在上面的玻璃片上，在玻璃片上面用一张白纸剪出阴影部分的面积，白纸的密度是恒定的。

需要等到织物松弛后才读取数据，一般自然放置5 min后读取数据。

采用此方法依次测得织物正反面的数据。

式中:Ws——和投影面积相等的纸的质量;
Wd——和小圆盘面积相等的纸的质量;
WD——和试样面积相等的纸的质量。

1．3．6 透气性
测量透气性的方法是当织物两面的气压不同时，测试空气垂直穿过一定面积织物的速率。

这种方法被用在大多数织物中，包括机织物、汽车安全气囊织物、毛毯、拉毛织物、针织物、分层织物和起毛织物。

也可以用在没有经过预处理、未经裁剪、表面有涂层、经过树脂整理或其他整理的织物。

一般用国际标准单位cm3/(s·cm －2)表示。

透气性是纺织材料的重要性能，如气体过滤用织物、汽车安全气囊织物、服装、蚊帐纱、降落伞、帆布、帐篷、空气吸尘器等。

它可用来表示抗风防雨织物的透气性能。

结构因素和整理技术可通过改变织物中空气流动通道的长度来影响织物的透气性。

织物正反两面的表面结构不同，空气的流动方向不同，因此具有不同的透气性。

纱线捻度是影响机织物透气性的重要因素，捻度增加，纱线直径和覆盖系数减小，透气性提高。

但若增加捻度的同时也增加织物密度，且纱线间紧密排列，透气性将下降。

1．3．7 光学显微镜
光学显微镜是显微镜的一种，是采用可见光和一系列柔性焦距透镜组把小的物体放大。

光学显微镜是最早设计的显微镜，大约出现1600年左右。

尽管在光学显微镜中存在一些复杂的设计以提高分辨率或者样照对比，但光学显微镜的基本原理非常简单。

之前光学显微镜发展迅速而且十分流行是因为它使用的是可见光，试样可以直接被肉眼看到。

从光学显微镜中观察到的成像可以被光敏相机捕获，形成显微照片。

传统的成像通过胶卷获得，而现在在诸如CMOS和CCD(电荷耦合装置)相机中都使用数字成像。

纯粹的数字显微镜现在比较流行，它只使用一个CCD相机来检测样品。

成像直接显示在电脑屏幕上而不再需要目镜(图1)。

图1 光学显微镜下参照样和经过处理的聚酯织物的表面
2 结果和讨论
2．1 试验
通过测量各种质量参数对聚酯织物进行了评估。

表2～表4为所测聚酯织物的参数。

表2 白色和染色聚酯织物的厚度
2．2 参照样和处理后聚酯织物的性能比较
由图2可知，随着NaOH质量分数的增加，液滴渗透所需的时间减少，经过等离子体处理的白色织物的渗透性最好，经质量分数为5%和10%的NaOH处理的织
物的渗透性都很好，而经质量分数为2%的NaOH处理的织物的渗透性一般。

由图3中可知，染色聚酯织物和白色聚酯织物所测得的渗透性的趋势是相同的。

表3 白色和染色聚酯织物的透气性注:A，A'——经过处理的试样与参照样透气性
的差异占参照样透气性的百分比。

等离子体处理20．93 5．21729．114．942 表4 白色和染色聚酯织物的悬垂系数注:B，B'——经过处理的试样与参照样悬垂系数的差异占参照样悬垂系数的百分比。

悬垂系数试样
经过质量分数为5%的NaOH处理的白色织物具有最适宜的芯吸高度。

经5%和10%(质量分数)的NaOH处理的白色织物的芯吸性能没有显著差别。

等离子体处理后的白色织物的芯吸高度最高，芯吸性能最显著。

染色聚酯织物和白色聚酯织物芯吸性能的趋势相同。

经处理后的聚酯织物与参照样的拉伸强力无显著差别。

白色聚酯织物的断裂伸长随NaOH质量分数的增加而减小。

经过整理的染色织物的拉伸强力与参照样相比，也没有显著区别。

随着NaOH质量分数的增加，染色织物的断裂伸长减小。

所有白色织物和染色织物的厚度在处理前后都没有明显的不同。

白色和染色聚酯织物的透气性与参照样相比，随着NaOH质量分数的增加，空气的流动速率下降。

图2 白色聚酯织物的滴定试验
图3 染色聚酯织物的滴定试验
图4所示为白色和染色聚酯织物的悬垂系数，显示它们都具有很好的悬垂性。

3 结论
随着NaOH质量分数的增加，白色和染色聚酯织物的吸湿时间都减小，等离子体处理的试样的吸湿速率显著提高。

经NaOH处理的白色和染色聚酯织物的芯吸能力都有很大的提高，等离子体处理后织物的芯吸速率都显著提高。

参照样和经过处理后的试样相比，拉伸强力无显著变化，经NaOH和等离子体处理后的织物表面都发生了变化。

白色和染色聚酯织物的悬垂性都有所提高。

这种经过亲水性处理的聚酯织物能满足服用舒适性要求，适用于制作儿童、女性、男性服装。

图4 白色和染色聚酯织物的悬垂系数
未经处理和经过处理后的聚酯织物的物理机械性能无明显差别。