等离子在家纺上的应用研究

利用低温等离子体处理活化纤维表面，使之能和后处理的各类整理剂（或单体）发生反应，使整理剂（或单体）牢度地固着在织物上，或者将浸轧整理剂（或单体）的织物用低温等离子体处理，直接引发纤维与整理剂（或单体）发生反应，其作用相当于焙烘。在反应性、处理效果的耐久性、减轻纤维损伤及环境保护方面，低温等离子体处理更具优势。

等离子在纺织业有非常广阔的应用，其全国市场总量值超百亿，但反观其现有实际应用全国还不到1%，所以我们的等离子产品在应用推广和销售上有及其大的空间。

低温等离子体技术在纺织品整理中的应用等离子体是由离子、电子、自由基、激发态的分子和原子所组成的电离气体.等离子体处于激发、电离的高能状态,其电子的负电荷和离子的正电荷总数相等,宏观上对外不显电性,呈中性,故称等离子体.后整理中采用低温等离子体(主要应用电晕放电和辉光放电产生)对纺织品进行表面改性(包括刻蚀、交联、聚合和接枝聚合等化学作用)、近年来，有关低温等离子体技术在抗静电、阻燃、防皱、拒水拒油、卫生整理等方面的应用研究十分活跃。

（1）抗静电整理

纺织材料间或与其他物体间相互接触摩擦时，物体表面分子被极化，其中一侧吸引另一侧电子，而本侧电子后移或由一表面转移到另一表面，产生双电层，形成表面电位或接触电位。当两个物体被分开时，若两物体都是优良的绝缘体，则一侧物体表面带正电，另一侧物体表面带负电.静电会给纺织品的生产和使用带来麻烦，甚至危险，因此，要进行抗静电处理.低温等离子体处理纺织品可使纤维表面改性，亲水性提高，抗静电性增强，或通过等离子体聚合或引发亲水性单体在纤维表面接枝聚合，可改善纤维表面特性，提高织物的抗静电性。

1.1涤纶

用等离子体聚合或引发接枝聚合的方法可在涤纶织物上进行抗静电整理。等离子体聚合是在纤维表面形成薄膜涂层的加工方法，如用有机硅气体低温等离子体聚合，在涤纶织物表面形成薄膜，使涤纶制品的抗静电性、疏水性得到改善。

1.2丙纶

丙纶材料吸湿性差，易产生静电，一旦电荷聚集很难消除。研究发现，经低温等离子体处理后，丙纶表面仍然存在大量负电荷，即等离子体处理本身不能防止电荷在纤维表面聚集，但处理后能在丙纶表面产生电荷俘获陷阱，只需将试样浸入水中，表面电荷就能有效地去除，抗静电性有所改善。同时，等离子体处理后，试样表面的氧、氮极性基团增加。

1.3聚乙烯

聚乙烯是易产生静电的材料，该材料经低温等离子体处理后，表面产生的活性自由基与空气接触时发生氧化反应并在试样上引入羰基、羧基等含氧基团，试样处理时还会结合上氨基一类的含氮极性基团。因此，等离子体处理提高了聚乙烯薄膜表面的氧、氮基团量,其结果是亲水性改善、抗静电性提高。

（2）阻燃整理

常见的纺织纤维高聚物在300℃左右发生裂解，产生部分气体，与空气混合形成的可燃性气体遇明火燃烧。选用合适的等离子体气体在纤维表面进行聚合（等离子体涂层）、利用等离子体引发单体在纤维表面上接枝聚合均可改变纤维热裂解历程,减少热裂解时可燃性气体的释放量，或使纤维表面形成一层不燃性物质而达到阻燃。

2.1聚合

用CH4等离子体对聚丙烯进行预处理，试样表面会形成一层超薄交联层，可阻止CF4/CH4等离子体处理时高活性氟自由基对试样的刻蚀及对大分子链的破坏作用,改进阻燃效果。

2.2接枝聚合

纤维制品高聚物经短时间非聚合性气体处理，表面生成自由基能引发难燃性单体或阻燃剂在纤维表面接枝聚合，改变纤维表面特性，达到阻燃效果。同时因整理剂牢固地固着在纤维上，耐久性较好。利用等离子体引发丙烯酸在EVA上接枝聚合后，试样续燃、阴燃时间延长，限氧指数高，成炭量随接枝率的增加而增大。其他纤维高分子材料也同样可用等离子体引发不燃性单体或阻燃剂在其上发生接枝聚合，改变纤维材料表面性能达到阻燃。

（3）拒水、拒油整理

拒水、拒油整理是在织物表面施加一种低表面能的物质，并附着于纤维上或与之形成化学结合，使织物的表面张力远低于水或油类，不再被它们润湿。织物经整理后仍保持良好的透气、透湿性，不影响手感和风格。传统的拒水、拒油整理采用化学方法，对纤维有损伤,耗水、耗能大，环境污染严重。利用低温等离子体涂层或等离子体引发单体在纤维表面接枝聚合，仅作用于纤维表层约10nm，不会对纤维造成损伤。

3.1涂层

等离子体处理条件、等离子体种类相异，处理材料表面氟化程度不同，拒水效果亦不同。经CF4低温等离子体处理后，纤维表面被氟化，接枝上氟化烃，引起纤维质量增加，并可能发生交联反应。等离子体处理时，高能粒子对纤维表面也有一定的刻蚀作用，引起试样质量减少。微波等离子体处理采用不含氧的有机硅化合物，在较低的基质温度（70℃）和较高的总气压（50Pa）下可制备超级拒水膜，改进了化学气体的沉积工艺，可在耐热性差的材料（如树脂）上涂层制备超级拒水膜，并可减少材料损伤。

3.2接枝聚合

利用等离子体引发含氟烯类单体十七氟癸基丙烯酸酯（FFA）在涤纶织物上接枝聚合，接枝率仅需几个百分点就可获得实用的防水性，并有较好的耐洗牢度。先用等离子体处理织物，然后立即使其与含氟单体接触，引发单体与织物接枝聚合，或将织物浸渍在含氟单体中，然后进行等离子体处理，引发单体在织物上接枝聚合。最佳氧低温等离子体处理工艺：拒水、拒油整理（3min，40Pa，100W）→焙烘（140℃，5min）。

（4）抗菌整理

在一定条件下，微生物（包括细菌、真菌和病毒）会生长、繁殖甚至变异。人体分泌的汗水和皮脂等排泄物附着在皮肤上易导致微生物的滋生和繁殖。因此，必须进行抗菌整理。低温等离子体引发接枝聚合可用于抗菌整理。

采用氧低温等离子体处理涤纶，使其表面活化，引入过氧基团引发丙烯酸接枝共聚生成含羧酸基的涤纶-丙烯酸接枝聚合物，再将羧酸基用1-乙基-3-（3-二甲基氨丙基）-碳二亚胺活化，最后用壳聚糖或季铵化壳聚糖处理，得到壳聚糖接枝涤纶（PET-A-C，其中A为丙烯酸基团，C为壳聚糖分子）及季铵化壳聚糖接枝涤纶（PET-A-QC，其中QC为季铵化壳聚糖）。通过摇瓶试验测定等离子体引发接枝改性涤纶纺织品的抗菌效果证明，接枝涤纶具有良好的抗菌性，且具有一定的耐洗牢度。

（5）其他功能性整理

5.1表面活化

低温等离子体处理后，有2种机理使聚合物表面活化：A、等离子体高能粒子与高分子材料表面作用产生化学活性；B、高分子材料表面引入含氧或含氮极性基团如—OH、—C—O、—COO、—NH2等，提高材料表面能。

5.1.1易去污整理

等离子体处理使聚酯等疏水性纤维表面引入某些含氧基团，纤维亲水性提高，水滴容易在纤维表面铺展，接触角减小，织物穿着舒适，油污易洗，尤其是经低温等离子体处理后，织物表面产生了活性自由基，从而改善其表面特性，易去污性得到明显改善。

5.1.2亲水性整理

亲水整理是指改变纤维表面组成后，使织物容易吸汗(吸水)、传湿迅速，提高穿着舒适性和功能性。利用电晕放电、辉光放电等离子体处理后，合成纤维等高分子材料吸湿性等可大大改善。选择合适的等离子体或单体，将含氧官能团引入到缺乏极性的高分子材料表面进行改性，赋予材料亲水性。

5.1.3羊毛防缩整理

羊毛织物收缩的原因：A、松弛收缩，羊毛织物染整加工多采用松式或张力较小的设备，但织物内部仍然存在一定的应力会使织物存在潜在收缩,润湿后，内应力释放，织物便发生缩水现象；B、毡化收缩，羊毛鳞片层结构引起的定向摩擦效应以及羊毛的弹性造成缩绒性，也使织物在服用过程中发生毡缩，外观和服用性能受到影响。

经等离子体处理后的羊毛纤维定向摩擦效应减小，并在大分子上引入了—NH2、—COOH、—OH等水溶性基团，吸湿性提高。洗涤时，可在羊毛纤维表面产生水合层，防止羊毛纤维彼此摩擦、毡化，改善了羊毛织物的防毡缩效果。此法可取代羊毛织物的氯化防缩工艺。

5.1.4其他

等离子体表面处理是高分子材料表面改性的一种有效方法，处理后的表面特性主要取决于所使用的工艺气体。

等离子体表面处理使纤维、高分子材料表面活化，选用合适的助剂或单体可改变纤维表面性能并赋予织物一些特殊性能，如防皱、防紫外线、有香味等，处理效果优于传统湿加工法，如耐久性提高、助剂用量减少、纤维损伤小、强度保留率高等。将等离子体表面处理与防皱整理联合使用时，棉织物的强力保留率远高于单用防皱整理。

5.2表面涂层

通过低温等离子体聚合反应，使单体在织物表面沉积并形成一层致密牢固膜，即等离子体表面涂层.能沉积的涂层聚合物是碳氢化合物、氟碳化合物、有机硅烷化合物等。利用等离子体聚合方法所生成的涂层薄膜均匀性高（对凹凸形状织物也能均匀涂层）、气泡少、耐溶剂性能优良、热稳定性好、对底布粘接性好、涂层膜薄（10μm以下），但涂层速度较慢，因为生成的聚合物结构不明确，预测其特性困难，并且涂层膜可被洗去。

选择合适的等离子体涂层可开发出新的功能性产品，如防紫外线、防远红外线、拒水、拒油、防菌、防霉等功能，还能开发出金刚石类的有价值涂层、金属涂层、陶瓷涂层等。