《全氟庚烷等离子体处理棉织物的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全氟庚烷等离子体处理棉织物的研究（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全氟庚烷等离子体处理棉织物的研究沈丽戴瑾瑾东隼大学化学与化工学院摘要：以全氟庚烷( c ，F ，。) 为气氛对棉织物进行低温等离子体处理，改变处理功率、时间和压力等条 件，考察处理后的棉织物表面的拒水拒油性能。全氟庚烷等离子体处理后，棉织物的拒水拒油性能明显增 加，处理效果有一定的耐水洗性，放置45 天对等离子体处理效果基本上没有影响。在我国，棉纺织物一直是人们日常衣着面料 的重要组成部分。但随着人们生活水平的日益提高，人们对棉纺织物的防水抗污也有了一定的要求。以往对于棉纺织物的拒水拒油处理，一般采 用的是含氟树脂整理【1 _ ”。最近，利用氟碳化台物等离子体处理对织物进行拒水拒油整理的方法引
2、起了人们的关注 3 - 4 】。低温等离子体处理属于千加工，如果能够广泛用于染整加工，不但有良好的经济效益，而且还可以解决以往湿加工所带来的污水公害问题。 可用作等离子体处理气氛的有多种气体，常见的有O ，N ，Ar 等。有人为提高织物的拒水性能，用C F 。等离子体处理了一些常见纤维如聚 酯、棉，锦纶等织物，处理后织物的接触角有不同程度的提高”。还可采用C 2 F 4 C ，F 。c F 。和H ，的 混合气体等，这些气体都可提高织物的拒水性能。而且拒水性能随使用氟碳化台物种类、处理时阀和功率大小而变化M 。】。据报道，以链长大于6 的氟碳化合物为气氛进行等离子体处理可以使材料具有良好的拒水
3、拒油效果】，因此本文以C ，F 。为气氛，辉光放电等离子 体处理棉织物，对纤维表面进行改性，从而达到拒水拒油的目的。研究了处理功率、时间和压力等条件对处理效果的影响，并考察了等离子体处理效果的耐水洗性能和经时效应。 1 实验1 1 材料与试剂纤维材料：纯棉织物坯布，1 9 5 r e x 1 9 5 r e x ，2 6 7 5 ( 根1 0 c m ) 2 6 7 5 ( 根1 0 c m ) ，退、煮、漂、丝光布，无锡练漂厂，一2 2 6 一自猫标准洗涤荆( 工业合成洗涤剂) ，上海纺织工业技术监督所监制jC F ，L a n c a s t e r 公司。纯 度98 。1 2 等离子体处
4、理 本研究所用设备为G P T 一3 型等离子体处理仪( 中央民族大学物理系研制) ，将原始样品( 5 e r a 1 0 e r a ) 置于等离子体处理仪中，抽真空至1 0 P a ，经 全氟庚烷气体洗气2 3 次，然后充入一定流量的垒氟庚烷气体达到实验所需压强，按实验所需条件处理织物。1 3 测试方法1 3 1 接触角将织物样品放在J Y 一8 2 接触角测定仪( 河北省承德试验机有限公司) 的平台上，用微量注射器在样品上滴5ul 蒸馏水或色拉油，测量其接触角。在同一样品上不同部位测量5 次，取平均值。1 3 2 耐洗性洗涤条件：标准洗涤剂2 0 9 ，低水位标准程 序机洗，8 0 烘干
5、3 0 m i n ，每次洗涤后测接触角，按所需要求重复5 - 6 次。1 3 。3 润湿时间 采用A A T C C7 9 - 1 9 9 5 标准进行测试，0 1 m l 蒸馏水从5 c m 高处滴下，观察织物润湿时间，分别测得织物五个不同部位的润湿时间，取平均值。 2 结果与讨论2 1 气化装置的设计因C ，F 。为长链饱和结构，常温下为液体，故 本文首先设计了一套液体气化装置，使液体转化为 气体，进入等离子体处理仪，以进行下一步处理。C ，F 。沸点较低在真空条件下易气化，等离子体处理装置相对较为简单。我们设计了如图l 所示的液体气化装置与等离子处理仪相连接。图1 等离子处理仪及液体气
6、化装置图通过调节调压变压器的电压，可以控制气化 装置的加热温度从而控制液体的气化速率。此外，通过调节1 、2 、3 号五个阀门还可以控制气 体进入等离子体处理仪真空腔的流量大小，以达到实验要求。22 处理条件的影响除了气体的种类以外还有很多因素可以影响等离子体的处理效果，放电的功率、压强、时间以及被处理物质的表面性能等因素均可以对等离子体的处理效果产生影响。固体表面润湿性大多数是用液滴的接触角来说明的。因此实验中分别在不同的实验条件处理棉织物样品，并通过分析水滴、油滴与处理后样品的接触角来研究处理效果与时问、功率及压强的关系。2 2 1 等离子体处理效果与压强的关系压强反映了等离子体处理仪真空
7、腔内气体的密度。因此，在功率一定的条件下，压强决定了单 位时间内产生的活性粒子的数量。功率设定1 0 0 w ，时间设定3 r a i n ，在不同的压力条件下对棉 织物进行等离子体处理，实验结果如表1 所示。表l 等离子体处理棵织物的接触角与处理压强的关系压强( P a )01 52 54 0降黼9 I 蠢01 5 4 61 4 8 61 4 8 0O1 2 301 2 3 01 1 30处理条件：C 7 F 1 0 0 W ，3 m i n 表l 反映了棉织物在经过不同压强处理后所具有的不同拒水拒油性能。实验表明未处理的棉织物无拒承拒油性，水滴和油滴立即被吸收，其接触角为0 。处理压强为1
8、5 P a 时，油和水与棉织物的接触角的值分别提高为1 5 4 6 。和1 2 3 。但 随着处理压强从1 S P a 增加到5 0 P a ，油和水与棉织物的接触角的值略呈下降趋势。出现这种现象的原因可能是在开始阶段，即0 P a1 5 P a 之间，随着压强逐渐增大，等离子体处理仪真空腔中的气体密度增加。因此电离产生的活性粒子的数目也越来越多，使得更多的含氟基团接枝到棉织物表面。但是当气体压强达到一定程度后，由于在等离子体处理仪真空腔中气体密度过大，导致生成的活性粒子之间碰撞的几率变大，活性粒子容易失活， 最终导致接枝在棉织物表面的基团减少从而影响其处理效果。这与我们以前的研究结果一致【9
9、 】。2 2 2 等离子体处理效果与功率的关系处理功率直接影响等离子体气氛中活性粒子的 丰度和能量大小。随着处理功率的增大，等离子气氛中的活性粒子可获得更高的能量水平。我们固定时问和压强来研究功率与等离子体处理效果的关系，同时摸索最佳处理功率。设定时间为3 m i n ，压强为15 P a ，测定结果如表2 所示。表2 等离子体处理棉织物的接触角与处理功率的关系 I 功率( w )O2 55 01 0 01 5 02 0 02 5 0l 接触角i 水0i 5 471 4 521 5 4 。61 4 41 4 7 ，51 4 6l ( 。)l 油0001 2 3 01 2 9 71 2 531
10、2 l7处理条件：C F ，15 P a ，3 r a i n 表2 反映了棉织物在经过不同功率处理后所具有的不同拒水拒油性能。从图中可以看出，功率为2 5 w 处理，对水接触角达到15 4 7 。，随着处理功率的增大，对水与棉织物接触角的值影响并不大。 功率为2 5 W 和5 0 w 时。虽然水接触角可达1 4 0 。以上，但是对油的接触角为0 。，说明处理功率 过低，没有拒油性能。对油的接触角在15 0 w 时达到1 2 9 7 。，然后接触角值变化不大。当压强固定为1 5 P a ，即气体密度为定值，在一定的压强条件下增加功率，则等离子体气氛中起表面改性作用的活性粒子数目有所增长，功率达
11、到一定值后活性粒子数目可能巳处于稳态平衡继续提高功率不会增加活性粒子数目，故处理效果不会有明显变化 6 1 。2 2 3 等离子体处理效果与时间的关系我们在压强为1 5 P a 、功率1 5 0 W 的条件下，采用了不同的处理时间进行实验。其结果如表3 所示。表3 等离子体处理棉织物的接触角与处理时间的关系I 功率( w )O0 5】351 0 I 警水01 4 7 21 4 1 41 5 4 61 4 51 4 7 ，6油O09 931 2 301 2 431 2 6处理条件：c ，F 1 6 ，15 P a ，15 0 W表3 反映了棉织物在经过不同处理时间后所具一2 2 7 有的不同拒水
12、性能。实验表明，时间为O 5 分钟时水的接触角就可达到1 4 7 2 。，在时间从0 5 m i n 增 加到1 0 m i n 的过程中，接触角变化不是很明显。而油的接触角则是随着时间的增加逐渐增大，处理时 间3 m i n 以后，接触角没有明显的变化。2 4 等离子体处理效果的耐洗性 实验证明棉织物经C F 等离子体处理后其拒 水拒油性显著提高。但为铡其是否耐水洗，我们 选择了一块经过等离子体处理的棉织物，并对其进行了5 次洗涤。其实验结果如图5 所示。表4 等离子体处理棉织物的接触角与水洗次数的关系1 4 71 2 5861 1 021 1 04J 对水接触角( 。) l6I11 0 6
13、 1I，I处理条件：c7 F l5 P a ，1 0 m i n ，1 5 0 W表4 反映了棉织物在经过不同水洗次数后拒水性能有所改变。第一次水洗后，经等离子体处理过的棉织物的拒水性有一定的下降，3 次水洗后稳定在同一水平上。 水洗会洗去部分吸附枉织物表面的C F 自聚 物，造成织物表面拒水性能的下降。另外，洗涤液中含有表面活性剞，虽经多次清洗织物上仍可能残留少量表面活性剂，会造成织物表面亲水性增加，接触角下降。但经3 次水洗后曲线趋向平稳，处理效果趋向于稳定。2 5 等离子体处理效果随时间的衰变润湿时间即从水滴滴到织物表面到完垒铺展被吸收所用的时间。为了考察等离子体处理效果的时间效应，我们
14、对经等离子体处理后的棉织物进行了润湿时间的铡量，时间间隔分别为I 小时、6 小时、 l 天、l 周，发现润湿时间均为1 小时以上。在1表5 放置时间对接触角的影响接触角( ) 处理条件 等离子体处理后2 4 h 内放置4 5 天后1 5 0 、2 5 P a 、3 m _ n1 4 4t 4 3 62 0 0 W 、2 5 P c ，3 m i n1 4 7 41 4 52 5 0 W 、2 S P a 、3 m i U】4 札61 4 52 2 8个月和4 5 天后测量的润湿时间也基本无变化。 此外，接触角的测定也显示同样结果。随机 抽取3 种条件下的处理样品，测定其接触角，结果如表5 所示
15、。从表5 可以看出，4 5 天后的测量平均值比初次 测量平均值仅有微小的下降。可见，等离子体处理产生的拒水效果无衰减现象。 3 结论六氟丙烯等离子体处理能提高纯棉织物的拒水拒油性能。织物对水的接触角可达到l5 0 。以上，对油的接触角可达到l2 0 。以上。在经过水洗后，经等离子体处理过的纯棉织物的拒水性有一 定的下降，再经过3 次洗涤后则趋于平稳。披置4 5 天后等离子体处理效果基本没有变化。参考文献：【1 】赵玉萍，昊坚，赵明，等纯棉织物拒水拒油多功能整理上海纺织科技，2 0 0 2 ，3 0 ( 6 l4 0 4 2【2 】杨琪芬，钱国洪，徐伟，等蚕丝棉交织( 复台) 织物拒水拒油多功能
16、整理技术染整技术，2 0 0 1 ，2 3 ( 1 ) ：5 - 8 3 】M e C o r dMG ，H w a n gYJ ，Q i uY ，e ta lS u r f a c ea n a l y s i so fC O t t O nf a b r i c sf l u o r i n a t e di nr a d i o - f r e q u e n c yp l a s m a JA p p lP o l y mS e i ，2 0 0 3 ，8 8 ，2 0 3 8【4 】朱蜂，张菁纯棉织物的等离子体聚合涂覆及其拒水性研究东华大学学报( 自然科学版X2 0 0 2 ，2 8 ( 4 ) ，2 2 【5 】5M GM c C o r d ，YJH w a n g YQ i u ，e ta 1 S u r f a c ea n a l y s i so fc o t t o nf a b r i
