有研究表明，等离子体处理可以改善纤维制品的润湿、易去污、印花、染色性等。低温等离子体有电晕放电和辉光放电两种，本项目主要研究辉光放电。通过测定织物的失重率、毛效和断裂强力，评价低温等离子体处理对棉织物碱退浆的效果，并结合电镜观察分析低温等离子体的作用原理。

　　1实验部分

　　1.1材料及试剂

　　织物：纯亚麻坯布

　　助剂：氢氧化钠（分析纯，北京化学试剂公司），渗透剂STl2 CIL京中纺化工有限公司）。

　　1.2试验仪器

　　HD22型冷等离子体改性设备（常州新区世泰等离子体技术开发有限公司），LCK2800型纺织品毛细效应测定仪（山东纺织研究院测控设备开发中心），HD026N型电子强力仪（南通宏大试验仪器有限公司），JSM26360扫描电镜（日本电子）。

　　1.3试验方法

　　1.3.1常规碱退浆工艺处方/（g/L）

　　NaOH x

　　润湿剂2

　　温度/℃100

　　时间/min 30

　　浴比1：30

　　1.3.2低温等离子体处理碱退浆

　　工艺流程：亚麻织物105℃预烘干2 h一低温等离子体处理（氩，30 Pa）一105℃烘干2 h一称量一碱退浆一热水洗（80℃X 2次）一温水洗（50℃X 2次）一冷水充分淋洗一105℃烘干2h，称量

　　1.4性能测试方法

　　1.4.1失重率测定

　　失重率=（W1一Wh）/wf X 100%，式中w1为坯布试样质量，wh为低温等离子处理或碱退浆处理后的试样质量。样品处理后称量前均平衡2 h。

　　1.4.2毛效测试

　　按FZ/T 01071--1999《纺织品毛细效应试验方法》测试。

　　1.4.3断裂强力的测定

　　按GB/T3923。1—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》，测定织物的断裂强力。

　　1.4.4 SEM测试

　　采用扫描电子显微镜Hitachi 523200N。

　　2结果与讨论

　　2.1常规碱退浆处理

　　为对比低温等离子体处理对亚麻织物退浆的影响，分别使用浓度为5、10、15、209/L的NaOH对纯亚麻坯布进行退浆处理30min，退浆效果见表1。

　　由表l知，随NaOH浓度增加，失重率和毛效随之增加：NaOH浓度达10 g/L时，失重率达4.76%，毛效达9.0cm/30 min，满足一般染整后加工的要求。

　　2.2低温等离子体处理对亚麻织物退浆影响

　　2.2.1低温等离子体处理对浆料的作用

　　为了比较、分析等离子体对浆料的作用情况，将常规碱退浆和经氩气低温等离子体处理不同时间的失重率列于图1中。结合文献[7]研究成果，确定等离子体处理条件为100 W，30 Pa。

　　由图l可见，低温等离子体处理1，5，10 min的试样失重分别为0.95%，1.37%和1.97%。这一现象表明随着等离子处理时间的延长，织物的失重率上升，这是因为等离子体对纤维表面有双重作用，一方面对纤维表面进行刻蚀，另一方面极性的等离子体对纤维表面具有氧化作用，使原来结构紧密的部分因氧化而疏松，并逐步被刻蚀下来。处理时间越长，功率越大，等离子引发的高速粒子数量越多，能量也越大，对纤维表面的轰击及刻蚀作用越重。

　　2.2.2低温等离子体处理条件对退浆效果的影响

　　（1）处理时间对退浆效果的影响

　　为了确定亚麻织物最佳低温等离子体处理条件，分别研究了处理时间，处理功率和压强对实验结果的影响。首先研究了处理时间对织物前处理的影响，实验结果如表2所示。

　　由表2的实验结果可以看出，随着处理时间的增加，织物的失重率，毛效均不断增加。亚麻纤维经低温等离子体处理后，在纤维表面形成较多的亲水基团、微小凹坑和微细裂纹，有利于提高织物的吸水性能。观察表2的实验结果，处理时间由5 min增加到10 min，织物的失重率，毛效提高效果不明显，比较合理的低温等离子体处理时间为5min。

　　（2）处理功率对退浆效果的影响

　　在处理时间确定的基础上，进一步研究了处理功率对实验结果的影响。实验结果见表3。

　　NaOH 10 g.L-1，时间30 min

　　由表3的实验结果可以看出，随着处理功率的增加，织物的失重率和毛效均不断增加，而织物的毛效在处理功率为200 W的时候达到最大值。由于等离子体处理功率增加，反应室内被激发的等离子气体的数量也相应增加，使其与浆料表面的反应更加彻底，更多的大分子链被打断，形成水溶性较好的小分子，或进一步氧化成气体挥发到周围环境中[9]。

　　综合处理后织物的各项测试结果，可以看出等离子体最佳处理功率为200 W。

　　（3）处理压强对退浆效果的影响

　　为最终确定纯亚麻织物的最佳低温等离子体处理条件，继续研究了压强对实验结果的影响。实验结果如表4所示。

　　由表4可以看出，处理压强为30Pa时，织物的处理效果最好。随着处理压强的增加，反应室内的气体密度增加，被激发的等离子体数量也相应增加。在同样的时间和功率下，压强越大，浆料与等离子体反应越充分，浆料表面发生的物理和化学反应更彻底，浆料的失重率得到提高。

　　但处理压强也不宜太大，当压强过大，反应室内的气体分子过多，等离子激发时携带一定的能量，气体密度过大会导致部分携带能量的等离子体与其它粒子发生撞击，在撞击的过程中会发生能量传递，等离子体的飞行速度将会降低，使得等离子体撞击浆料表面的速度减小，将会影响等离子体对浆料的刻蚀效果和反应程度。因而等离子体处理压强改变，会使织物的润湿性略有提高或基本不变。

　　综合上述分析，可以得出低温等离子体处理亚麻织物最佳工艺参数：处理功率为200 W，处理时间为5 min，压强为30 Pa。

　　2.2.3低温等离子处理对纤维表面的影响

　　为了探讨低温等离子体对浆料的氧化、降解和刻蚀作用，拍摄了扫描电镜照片（SEM），以观察亚麻纤维表面性状的变化，见图2。

　　图2亚麻纤维扫描电镜图

　　图l（a）是未经处理的纯亚麻坯布的电镜照片。可以看出，纤维表面被浆料完全包覆，纤维之间也连结着的浆料。经低温等离子体处理1 min后（见图l（b）），纤维表面的浆料出现凹坑和裂纹，并且连结纤维的浆料消失，这有利于退浆时NaOH的渗入，进而快速溶胀并分解浆料。随着时间的延长，如图1（C）、（d）所示，纤维表面浆料的凹坑和裂纹加深。当处理时间达到10 min时，纤维表面开始出现细微缝隙，这为提高毛效提供了可能性。因此，经低温等离子体处理后的亚麻织物就有可能在短时间、低浓度碱条件下，达到理想的退浆效果。

　　2.2.4低温等离子体处理后最佳退浆工艺的确定

　　在最佳低温等离子体处理工艺条件（200 W，30Pa，5 min）下，研究了亚麻织物的低温等离子体处理后的最佳退浆工艺。实验结果如表5所示。

　　如表5所示，当退浆时间为10 min，NaOH浓度为6g/L时，失重率为4.75%，毛效为9.4 cm·30 min-1，达到常规碱退浆30 min，NaoH浓度为10 g/L的效果。为对比坯布、常规碱退浆布以及经低温等离子体处理后的退浆布的性能，将各项指标列于表6中。

　　如表6所示，等离子体处理后退浆与常规碱退浆的失重率基本一致，断裂强力高于常规退浆是由于碱量减少了40%，时间缩短了67%，降低了纤维的损伤，同时等离子体处理后增加了纤维、纱线之间的抱合力，因此处理后的织物断裂强力有所提高。等离子体处理后纤维表面开始出现细微缝隙，同时高能量的离子束可切断浆料大分子，还可切断纤维所含的一部分蜡质等疏水性物质的大分子链，使其在退浆过程中与浆料一起被去除，从而使毛效和纤维润湿性提高。

　　3结论

　　（1）低温等离子体处理后，织物有一定的失且时间越长，失重越大。

　　（2）当低温等离子体处理工艺条件为200 W，30Pa，5 min时，退浆效果最好。

　　（3）低温等离子体处理纯亚麻坯布，可在浆料表面形成凹坑和裂纹，有利于碱退浆。低温等离子体处理后再经6 g/LNaoH退浆处理10 min，能达到常规碱退浆10 g/L NaOH退浆处理30 min的失重率，且其毛效高于后者，对纤维造成的损伤较小。

　　来源： 王鸿晓 王建明

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