腈綸等離子體抗靜電處理.pdf

1、腈綸是世界主要合成纖維之一，它手感柔軟，色澤鮮艷，強(qiáng)度和彈性都比較好。但由于它是疏水性纖維，吸濕性差，易起靜電，從而限制了它的進(jìn)一步發(fā)展。適當(dāng)?shù)奈锢砗突瘜W(xué)方法可以改善抗靜電性能，但存在不同程度的環(huán)境污染問題。低溫等離子體技術(shù)作為一種環(huán)境友好的新技術(shù)，節(jié)水，節(jié)能，無污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效應(yīng)。 本文采用低溫等離子體技術(shù)對(duì)腈綸進(jìn)行表面改性，所采用的等離子體處理方法主要有真空輝光放電等離子體表面處理、常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體表面處

2、理及常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體接枝處理。試驗(yàn)中，通過改變等離子體處理氣氛、時(shí)間、壓強(qiáng)及功率條件，研究了有關(guān)處理參數(shù)的變化對(duì)腈綸抗靜電性能的影響。 氧、氮真空輝光放電等離子體表面處理能較有效地改善腈綸的抗靜電性能?？轨o電性能隨處理功率的增加而增加。當(dāng)處理壓強(qiáng)低于25Pa時(shí)，增加壓強(qiáng)，纖維的抗靜電性能上升，但繼續(xù)增加壓強(qiáng)，抗靜電性能反而下降。短時(shí)間內(nèi)，處理纖維的抗靜電性能隨處理時(shí)間的增加而增加，進(jìn)一步延長(zhǎng)處理時(shí)間并不能繼續(xù)提高纖維的抗

3、靜電性能。 氬氣、氬氣/氮?dú)獬航橘|(zhì)阻擋放電等離子體表面處理也能使腈綸的抗靜電性能得到明顯提高。兩種氣氛(氬氣、氬氣/氮?dú)?常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體表面處理的最優(yōu)工藝條件都是：處理電壓7000V，時(shí)間1分鐘，頻率19kHz。常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體表面處理對(duì)腈綸的表面改性可以達(dá)到氧、氮真空輝光放電等離子體的改性效果。 腈綸經(jīng)氬氣常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體接枝處理后，由于季銨鹽基團(tuán)的引入，腈綸的抗靜電性能得到明顯提高。經(jīng)等離

4、子體接枝處理后，腈綸的透濕性能明顯提高，透氣性能略有降低。 本文采用掃描電鏡(SEM)、氮吸附比表面積測(cè)試法(BET)、X射線光電子能譜(XPS)、紅外測(cè)試等現(xiàn)代分析技術(shù)，對(duì)不同處理?xiàng)l件下的腈綸纖維進(jìn)行測(cè)試，研究了等離子體處理后纖維表面物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的變化。SEM、BET測(cè)試結(jié)果表明，等離子體表面處理對(duì)腈綸纖維表面有明顯的刻蝕作用，可使纖維表面變得粗糙，比表面積增大。XPS測(cè)試結(jié)果表明，等離子體表面處理可使腈綸纖維表面含氧量

5、明顯提高，在纖維表面引入了大量的酰胺基和羧基等親水基團(tuán)。這些親水基團(tuán)能吸收空氣中的水分，纖維吸附水分的離子化以及水分誘導(dǎo)周圍不純物質(zhì)的離子化，使纖維電導(dǎo)率顯著增加，比電阻下降，這是腈綸抗靜電性能得到改善的主要原因。紅外測(cè)試結(jié)果表明，腈綸經(jīng)氬氣常壓介質(zhì)阻擋放電等離子體接枝處理后，表面引入了季銨鹽基團(tuán)，使腈綸的抗靜電性能得到明顯提高。 X射線光電子能譜(XPS)分析表明腈綸纖維經(jīng)等離子體表面處理后，纖維表面發(fā)生化學(xué)改性，酰胺基和羧

6、基等親水性基團(tuán)被引入到纖維表面。酸性染料TECTILON Yellow4R含有磺酸基，能與纖維表面產(chǎn)生的酰胺基發(fā)生吸附作用，而陽離子染料能與纖維表面產(chǎn)生的羧基發(fā)生吸附，兩種染料吸附量的變化可用來反映等離子體處理在腈綸纖維表面引入的酰胺基和羧基數(shù)量的變化情況。染色實(shí)驗(yàn)具有靈敏性高、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)，因此本文主要采用染色法結(jié)合其它方法來評(píng)價(jià)腈綸纖維表面改性的效果。 染色結(jié)果表明，經(jīng)真空輝光放電等離子處理后，腈綸纖維上兩種染料的吸附量與

7、K/S值均有較為明顯的提高，表明等離子體處理后大量的酰胺基和羧基被引入到纖維表面。 低溫等離子體表面處理普遍具有時(shí)效性問題，因此本文也對(duì)腈綸等離子體改性的時(shí)效性問題進(jìn)行了研究。 研究發(fā)現(xiàn)，腈綸等離子體表面處理具有時(shí)效性問題，隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，改性后的良好性能會(huì)逐漸退化。處理效果隨放置時(shí)間延長(zhǎng)衰退的主要原因是由于材料表面極性基團(tuán)的轉(zhuǎn)移和重排所致，與分子鏈運(yùn)動(dòng)的難易程度密切相關(guān)，在很大程度上取決于纖維表面的結(jié)晶程度及所放置

8、的環(huán)境(包括介質(zhì)和溫度)。結(jié)晶度高的樣品改性后得到的親水性能喪失較慢；放置在親水環(huán)境中的樣品沒有喪失其得到的親水特性，而放置在疏水環(huán)境中的樣品卻漸漸回復(fù)了其原有的疏水特性；放置在液氮中的樣品其得到的親水特性沒有喪失，放置在室溫及90℃高溫下的樣品會(huì)部分喪失其得到的親水特性。等離子體接枝改性的效果比較穩(wěn)定，改性樣品的親水性能并不隨放置時(shí)間的延長(zhǎng)而衰減。 綜上所述，等離子體處理作為一種清潔生產(chǎn)新技術(shù)，應(yīng)用到腈綸的表面改性中，不但能達(dá)