纺织导报-纺织加工中的等离子体技术应用现状及基本问题.pdf
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1、行 业 观 察 纷织 材 料 的 等 离 子 体 改 性 在 理 论 上 已 有 较 全 面 和 充 分 的 发 展 , 并 有 实 脸 室和小试性加工。然而, 等离子体技术在纷织领域中的工业化应用程度 极低。 开发适于纷织加工的等离 子体工业化设备; 明晰最有效的加工工 序的嵌入; 优化实用工艺条件和降低工业加工成本, 走这一清洁化加工 枝术在坊织加工中工业化应用的基本问题 东华大学纺织学院于伟东姚江薇 纺织加工中的等离子体技术 应用现状及基本问题 等离子体技术作为一种新型的纤维改性和织物整理方 法以其低能耗污染小、处理时间短、 效果明显的特点 引 起了人们的关注。 等离子体对纤维和纺织品的
2、改性处理 可以 达到多种效果 如提高染色和显色性能 改善织物视 觉风格 改变纤维摩擦性 提高可纺性能与成纱强度或织 物力学性能:防缩处理可使织物机可洗 防皱及抗弯曲性 处理 改善织物的保形性和手感风格: 亲水性或拒水性整 理_ 提高染色性能、抗静电和舒适性或防水防污功能 改变表面性能和粘结性.提高复合材料或非织造布的强 力: 涂层覆膜、表面接枝、 沉降聚合. 减量刻蚀或注入改 性等;以及纱线、 织物的上浆、 退浆和麻类、 丝类的脱胶、 棉类的脱蜡等方面 看来几乎可以涵盖纺织品表面处理的 所有方面 等离子体对纺织材料的实验室小试改性加工工作已有 大量报道. 对工艺参数, 改性效果以及时效问题都做
3、了讨 论。 然而目前等离子体在纺织领域的工业化应用仅处于 起步阶段仍存在一些问题第一等离子体工业化加工 设备的开发状况较差 第二 工业化应用的工艺条件及匹 配不够明晰; 第三, 已有小试设备或工业化设备的改进及 产业化进展较慢;第四可工业化的_有效益的改性内容 作者简介 于伟东,W , , 1 9 5 6 年生, 教授, 上海, 2 0 1 6 2 0 注:于伟东同时系武汉科技学院特聘教授 和对象不够明 确。 这里就以上问题进行回顾和讨论 希望 加速纺织领域中等离子体改性的工业化进程 一、理论或实验研究的基础与进展 1 9 2 7 年 L a n g m u i r 在 研 究 低 压 下汞
4、蒸汽的 电 离状 态时 最先引入等离子体 ( P l a s m a ) 这一术语, 并于1 9 2 9 年和汤 克斯一起赋予其电离气体的涵义。2 0 世纪6 0 一 7 0 年代 开始出 现材料改性的 应用 研究。 1 9 6 2 年 S t o n e 和B a t t e n 最 早将等离子体技术用于棉纱处理 发现处理过的棉纱吸湿 性能显著增加低捻度下的强力也增加了3 1 %一? 6 % 等离子体在纺织领域中的应用主要有刻蚀活化、 接枝 改性、聚合或沉积覆膜等3 种形式。刻蚀是减量处理. 可 以达到对材料表层清洁、 活化和粗糙化的效果。接枝是指 通过等离子体处理在材料表面引进新的化学基更
5、 赋予材 料新的性能。 等离子体聚合是利用放电把有机类气态单体 等离子体化 使其产生各类活性种由这些活性种之间或 活性种与单体之问进行加成反应聚合并沉积形成聚合膜 以此达到改性效果。 接枝和覆膜改性稳定性好时间效应 不显著 人们发现等离子体对于纺织材料的表面改性是由于材 料表面发生了形态、 物理和化学变化下 如材料表面粗糙度 增加 表面积的增加 摩擦性能改变; 表面化学成分变化 形成活化和新基团: 表面能的变化与外界物质的结合能 增强。 典型的例子是羊毛 经等离子体处理可改变其顺、 逆 M i, 4 4 # 61 C h in a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0
6、 6 N o . 4 了 沙 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 行 业 观 察 鳞片方向的摩擦性能即羊毛的差微摩擦效应J 改善羊毛 的防缩性能 至2 0 世纪8 0 年代 研究主要集中 在 纤维与织 物的 深 色化. 染色性改善 改进纤维, 织物的吸水性能 纤维与 织物的拒水加工; 纤维与织物的阻燃加工纤维与织物的 防污加工 抗皱、 抗静电加工 提高纤维的粘结性 碳纤 维的表面改性等方面。目前为止. 等离子体技术在纺织后 整理上的应用有很多报道, 讨论各种可能
7、的改性在毛 棉 丝,麻化学纤维纱线、膜织物等领域的应用 由此看出 理论和实验室内的研究较全面, 较充分 且 许多实验获得的效果极为诱人。 应该说此方面的技术准备 条件较好. 远高于实用或工业化应用要求 甚至这些工作 大多早在上世纪8 0 一 9 0 年代完成。因此主要问题在工业 化进程和应用领域 二、准工业化、 试验或小试型应用研究与进 展 , . 国外的状况 1 9 7 1 年 P a v l a t h 和S la t e r 设 计了 用 于羊 毛 纱 线防 毡 缩 处理的等离子体反应室 气体压力为4 0 0 P a , 1 9 8 7 年, N i s h i k a w a A等人讨
8、论了等离子体连续处理聚醋织物的工艺 流程、 参数及处理效果 1 9 8 8 年 日 本人K o g o m a 和M o r i w a k i 发 现在氦 气或氢 气中. 常压下也可以产生辉光放电等离子体。1 9 9 5 年. 美 国的T s a i 和Wa d s w o r t h 等人利用这一原理在U T K等离子 体科学实验室研制了连续式常压辉光放电等离子体设备 1 9 8 9 年, R a k o w s k i W介绍了 等离子体处理毛条的 装 置并对处理效果做了评价 1 9 9 2 年 G o t 。 等人又报道了 用等离子 体技术对棉织物 进行脱蜡的情况 其效果与传统的湿处理
9、方法等同 被处 理的棉织物幅宽 1 6 0 娜 1 9 9 7 年. 经过4 年的研制 日 本山东铁工公司完成了 低温等离子体织物干燥式连续退浆精练装置的实用化开发 机械工作幅宽可达 1 .8 m, 处理速度最大为7 0 m / m i n 真 空度可达7 0 P a 2 . 国内的工作 1 9 8 6 年 重 庆 纺织工 业研究 所开 始从 事低温 等离子 体技术研究并于1 9 8 7 年底设计制造了一台低温等离子 体设备. 进行了兔毛的改性处理和织物的拒水整理等方面 的研究。 1 9 9 1 年 陈光溶、 韩淑玲和张厚先研制了低温等离子 体设备, 可用于纤维或毛条的表面改性 处理速度fi
10、t 旧c m / m i n 喂毛密度5 一2 0 m g / c m 2 0 0 0 年 东华大学理学院利用介质阻挡放电原理研制 了小型连续式常压等离子体加工设备, 并讨论了工艺参数 对材料改性后性能的影响 湖北国威高科技有限责任公司与湖北鄂东丝织股份有 限公司、 武汉化工学院共同开发了Y Z 一 1 微波等离子体处 理器并对纺织品表面进行改性处理的工艺探讨J目前已 完成了 化纤织物和毛织物的亲水性小样试验 2 0 0 5 年. 中国科学院光电研究所自行研制了大面积常 压低温等离子体放电设备 并以天然竹原纤维为原料 讨 论了等离子体处理工艺与纤维表面物理化学变化间的关系 2 005 年 西安
11、交通大学和北京大学医学部提出了 远程 等离子体表面改性技术 解决了由 于放电过程中 等离子体 各种反应综合效应引起的反应结果重现性差的问题, 实现 可控等离子体化学反应. 强化了目的性反应 等离子体在纺织加工中的小试型应用或准工业化有一 定的工作 但目 前仍处于起步阶段 达到真正的等离子体 在纺织加工中的工业化应用还有一定的距离。 加工设备和 工艺等条件将这方面的工作限制在小试领域。 三、工业化加工设备的现状 , 国外公开的基本情况 1 9 5 0 年至1 9 6 0 年. J o h n . C o l e m a n 和J e r o m e , G o o d m a n 在美国兵工局的
12、资助下 利用低温等离子体对高分子薄膜 的制造进行了 研究 在这基础上 美国S A C ( S u r f a c e A c - t i v a t i o n C o r p o r a t io n ) 公司继续这一研究。1 9 7 0 年S A C 与 J , P . S t e r e n s 应用 者还未找到或不清楚其可以进行的工作. 故价格问题、 效 益问题等肤浅的借口都成为这一技术发展和应用的障碍 或不会,不能采用的理由。综合分析可归纳为下述问题. 飞 . 工业化加工设备的开发 等离子体可以分为辉光放电 ( 低压) 和电晕放电 ( 常 压) 两种 辉光放电等离子体具有处理稳定,
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- 纺织 导报 加工 中的 等离子体 技术 应用 现状 基本 问题
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