利用氟碳化合物進(jìn)行等離子體處理,引進(jìn)了含氟基團(tuán),獲得低能表面,從而使材料獲得各種特殊的性能,應(yīng)用于各個(gè)方面,是材料改性的一個(gè)重要手段。
含氟氣體低溫等離子體技術(shù)在紡織行業(yè)上的應(yīng)用
等離子體處理與紡織印染企業(yè)傳統(tǒng)的濕處理工藝比較,等離子體處理技術(shù)作為一種有效的表面處理技術(shù),是一種極具發(fā)展前途的清潔生產(chǎn)技術(shù)。國(guó)內(nèi)外等離子體加工技術(shù)在紡織品上的應(yīng)用研究主要集中在以下幾個(gè)方面:進(jìn)步羊毛纖維的紡紗性能;進(jìn)步纖維的染色和印花性能;進(jìn)步羊毛的防氈縮性能;染色織物的增深作用;進(jìn)步纖維和聚合物基質(zhì)的粘結(jié)力和界面強(qiáng)度;增強(qiáng)織物的前處理效果等,使用氣氛大多為氧氣、氮?dú)狻⒖諝夂蜌鍤獾葰怏w。
對(duì)織物進(jìn)行耐久性拒水拒油多功能整理,國(guó)內(nèi)外報(bào)道較多的是以有機(jī)氟樹脂進(jìn)行處理。利用等離子體處理,引進(jìn)了含氟基團(tuán),進(jìn)行耐久性拒水拒油多功能整理,在這方面的研究還不是很多。
使用含氟氣體等離子體處理可以進(jìn)步多種纖維的拒水拒油性能。Yasuda用CF4等離子體處理了一些常見纖維如聚酯、尼龍、維尼綸、棉、錦綸、羊毛和蠶絲的織物,處理后織物的接觸角有不同程度的進(jìn)步,表面張力降低,織物具有很好的拒水拒油性。有人利用含氟單體在棉織物、腈綸織物上進(jìn)行等離子體聚合,使織物獲得良好的防水效果。而棉織物的柔軟性、保水率、顏色變化、手感、透氣性等都優(yōu)于使用商用Scotchgad防水防污劑涂層的織物。
可用作等離子體處理氣氛的有多種氣體,包括CF4、C2F4、C3F6、CF4和H2的混合氣體等,這些氣體都可進(jìn)步織物的拒水性能,而且拒水性能隨使用氟碳化合物種類的不同,處理時(shí)間和功率大小而變化。采用不同氣體和不同操縱條件處理不同織物,織物表面的含氟量有明顯不同,引進(jìn)的含氟基團(tuán)也有所不同。采用CF4作為氣氛處理尼龍,表面氟元素含量為1-2%;以C3F6為氣氛,表面氟元素含量為2.3-7.8%。通過X射線光電子能譜(XPS)觀察到CF4等離子體處理后在纖維表面產(chǎn)生氟化作用,引進(jìn)含氟基團(tuán),對(duì)Cls譜圖的分析表明,-C-O-C-、-CF、-CF2和-CF3基團(tuán)增加,而-COH和-COOH基團(tuán)則減少了。對(duì)不同織物,引進(jìn)的主要基團(tuán)也有不同,對(duì)聚酯、尼龍、維尼綸和棉織物主要引進(jìn)-CF2基團(tuán),而自然蛋白質(zhì)纖維羊毛和蠶絲則表現(xiàn)為強(qiáng)-CF吸收。且C3F6處理效果優(yōu)于CF4。
處理效果的耐久性是評(píng)價(jià)處理效果優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。有人報(bào)道等離子體處理后織物有經(jīng)時(shí)效應(yīng),即獲得的親水性能經(jīng)過一段時(shí)間后會(huì)逐漸衰退,但對(duì)滌綸織物進(jìn)行CF4等離子體處理,發(fā)現(xiàn)處理后的材料即使存放150天,未發(fā)現(xiàn)F/C有明顯變化,其拒水性能也沒有明顯變化。研究發(fā)現(xiàn)使用氣體的結(jié)構(gòu)是織物處理效果耐久性的重要影響因素??椢锸褂貌伙柡徒Y(jié)構(gòu)的氣體時(shí),耐久性較飽和結(jié)構(gòu)的氣體差。原因可能是不飽和結(jié)構(gòu)的氣體進(jìn)行等離子體處理時(shí)輕易發(fā)生聚合,而聚合物與織物表面結(jié)合不是非常牢固。
等離子體處理后獲得的拒水性經(jīng)過水洗和烘干處理后會(huì)減弱,由于織物水洗后纖維表面的含氟基團(tuán)輕易發(fā)生翻轉(zhuǎn),表面張力增大,造成織物拒水性能下降,洗后若采用高溫烘干則有利于拒水性能的恢復(fù)。