等离子体表面修饰棉织物的拒水整理及其性能研究

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棉织物柔软透气,穿着舒适,具有良好的吸湿保暖性能,是人们日常生活和工业生产中重要的纺织材料。但由于棉纤维本身的亲水性和极性,在使用过程中容易造成微生物的大量繁殖,织物污染后难以清洗等问题,这限制了其在服装、医疗和卫生等领域的发展。为了提高棉织物的应用性,本文通过绿色环保的方法改善了织物表面的纳米结构和化学性质,开展了织物改性机理方面的基础研究,有利于实现织物在工业化生产和日常生活中的应用。本课题以粗糙结构可控的微纳多尺度粒子为基础,在常压低温等离子体的修饰下,旨在同时实现织物表面粗糙化及结构稳固成形,通过一种简单并且较快捷的方式制备具有超疏水功能的表面。课题研究内容为:采用常压低温等离子体射流技术对棉织物进行放电处理,然后将无氟拒水剂通过浸-轧-烘的方式整理在棉织物上。对不同浓度拒水剂整理下的织物表面进行接触角测量,结果表明,经过等离子体处理拒水整理的织物在160g/L时,水接触角增加至153°,达到超疏水效果,与此同时,拒水剂的用量节省了27.3%。原子力显微镜(AFM)显示,整理后的织物均方根粗糙度增加到13.3nm。利用扫描电镜(SEM)观察到经等离子体处理的织物表面出现了明显的刻蚀,拒水整理后织物表面形成一层致密的疏水性薄膜。X射线光电子能谱(XPS)表明,整理后的织物在结合能150e V、100e V处出现明显的Si2s、Si2p峰,拒水整理、等离子体处理拒水整理织物C元素含量,分别从原来的61.63%增加到了85.40%、86.36%。O元素含量则从处理前的38.37%分别降到了9.85%、9.20%,整理后的织物出现了N、Si元素。对C1s峰进行分峰拟合后发现:织物上的C-C/C-H含量在拒水整理后增加,C-O、C=O/O-C-O含量相对减少,并且出现了C-N和C-Si键,这些基团使织物表面的疏水性能发生改变。红外光谱(FTIR)观察可知在1740cm-1出现C=O伸缩振动峰,2850cm-1处出现CH2伸缩振动峰。疏水改性织物对普通家用液体具有良好的防污效果。此外,对不同处理方式下的织物进行了服用性能测试,发现等离子体改性织物拒水整理的方式几乎不影响棉织物的透气、透湿和拉伸性能。并且经过25次水洗后,制备的超疏水棉织物接触角为144°左右,织物仍然具有疏水性能,在可接受的范围内。最后,对等离子体拒水整理在工业化生产上展开了设计研究,考虑工厂生产规模、厂房形式等,并且通过优化工业生产流程、设计产品方案,提出了等离子体拒水整理在工业化生产中的可行性。
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