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[摘 要]随着科学技术的发展，人类的发展力水平得到了前所未有的提高，使得各领域产业加工技术进一步得到提升。现代科学技术中的等离子体技术的发展为纺织染整行业提供了更多的应用研究途径，更为重要的是，等离子体技术处理流程相对简单，不使用有害的化学物质，这对环境保护具有非常重要的意义。基于此，文章重点介绍了等离子体技术在合成纤维改性中的应用进展，以供相关行业人员参考。
[关键词]等离子体；合成纤维；改性
中图分类号：TS195.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）38-0361-01
1 等离子体技术概述
等离子体技术是一门交叉性很强的新兴学科，等離子体技术既能改善材料的表面性质，又不会损伤材料主体原有的性能，是一种绿色环保的新技术，已经广泛应用于国民生产的各行各业，并且在新材料研制、化学合成、精细化加工以及表面处理等领域研发出一系列新技术、新工艺。低温等离子体技术具有高环保、低成本、操作简便和作用条件温和等优点，十分适合于合成纤维的改性处理。
2 低温等离子体在合成纤维处理中的应用
2.1 涤纶
聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET，商品名叫涤纶，是一类最为常见、产量最大的合成纤维。其具有力学性能良好、耐腐蚀及绝缘等优点，但是涤纶纤维织物的吸湿性差，易产生静电而起毛，染色性能较差。而等离子体处理可以通过刻蚀使得纤维表面变得粗糙，以改善纤维的亲水性、染色性、黏合性等，还可以提高后续整理的效果，进而增强如抗静电性、抗菌性等性能，还能增强手感、提高光泽等。
2.1.1 亲水性
由于涤纶具有较低的吸湿性、染色性及抗静电性，这就限制了其一些应用范围。传统改性方法常采用化学或物理的方法，引入如—COOH、—OH等亲水性官能团，以提高材料表面的润湿性。研究人员在真空度60Pa、AA气体流量3L/min条件下，分别在放电功率75～150W范围内、放电时间60s和放电功率150W、放电时间30～60s范围内，利用低温等离子体引发丙烯酸（AA）表面接枝聚合对聚苯二甲酸乙二醇酯（PET）纳米纤维薄膜进行改性，处理后薄膜的水接触角均为0°，表明改性后的PET纳米纤维膜具有超亲水性。
2.1.2 染色性
涤纶结构紧密、结晶度高、取向度高、分子中缺少吸附离子染料的极性基团，吸湿性差，故较难染色，需要在高温高压、热熔或加载体的条件下用分散染料染色，耗能大，污染严重。经等离子体处理的涤纶织物染色性能明显得到改善，改善的原因主要是通过等离子体对织物表面的刻蚀作用使纤维表面凹凸不平，增加了纤维的比表面积，从而提高了纤维的吸附性，使染料更易于上染；同时这些大量的微小凹坑和裂纹使入射光在处理样表面发生多次反射和吸收，大大提高了吸收率，对处理样颜色光泽起到增深作用。另一方面，等离子体在纤维表面作用的时候发生了化学反应，从而增加或引入活性基团，如—OH、—COOH等，纤维分子结构中活性基团数目越多，越易与染料形成氢键。另外，低温等离子体会引发接枝聚合，其大致有以下4种：①低温等离子体表面处理后的试样，隔绝空气，直接与气相单体反应，成为气相-气相接枝处理；②经低温等离子体表面处理后的试样，置于空气中，使纤维表面自由基与氧反应生成过氧化物活性基，然后与液相或溶液状单体反应，按氧化接枝聚合反应历程引发接枝聚合，成为气相-常压液相接枝处理；③经低温等离子体处理后的试样，隔绝空气，直接与液相或溶液状单体反应，成为气相-脱气液相接枝处理；④将低挥发性单体浸渍或浸轧到纤维上，再经低温等离子体处理，引发单体在纤维上接枝聚合。经氩等离子体引发丙烯酸在涤纶表面接枝聚合，提高了碱性染料染涤纶的染色性能，上染百分率提高，染色深度增加，毛细管效应增大，而染色牢度不降低。经试验证明使用氧气等离子体处理聚酯/黏胶无纺布，发现经等离子体处理的聚酯/黏胶无纺布的染色性能和颜色强度均有所提高。先进行等离子体处理和壳聚糖-生物聚合物的表面改性，然后采用媒介自由竭染和填充的方法用茜草染料和颜料对机织涤纶织物进行生物染色，发现经等离子体处理和壳聚糖-生物聚合物的表面改性后，织物的润湿性和黏附性增强，有利于后面染料的上染。
2.1.3 抗静电性
分别采用氧气、氩气和氮气的等离子体对涤纶织物进行处理改性，发现经等离子体处理后涤纶织物的抗静电性明显得到提高，而且在相同的等离子体处理条件下，氧气等离子体处理的涤纶织物抗静电性最好。在对涤纶织物分别进行碱减量和等离子体处理后，结果表明：经碱减量和等离子体处理后涤纶纤维表面出现凹槽；经碱减量处理后的涤纶织物的抗静电性、透气性、吸湿性得以改善，但断裂强力大大降低；经等离子体处理的涤纶织物抗静电性、吸湿性和透气性提高。
2.2 锦纶
锦纶织物经空气等离子体处理后，被刻蚀的纤维表面出现的微坑和凹槽，增加了纤维表面的粗糙度，进而增加了其相对比表面积，这有利于提高染料分子对纤维分子的吸附，同时纤维的吸湿性也得到提高，有利于染料分子的扩散。经等离子体处理后的织物表面的含碳量明显下降，而氧元素和氮元素的含量增加，这是由于等离子射流中的活性物质将空气中的氧元素和氮元素氧化，并引入到纤维表面，增加了纤维表面的极性基团数，提高了表面极性，有助于染料的吸附和固着。
2.3 腈纶
使用脉冲直流氮气低温等离子体改性聚丙烯腈共聚物膜，以提高其亲水性。根据膜的形貌、结构、亲水性和膜的其他性能对膜进行了表征，通过接触角、扫描电子显微镜照片、傅里叶变换红外光谱图和X射线光电子能谱图对聚丙烯腈共聚物膜的表面性质和官能团进行分析。结果显示，处理后的膜的渗透性增加了47%，并且可以保留70d。通过处理前后膜的失重来证实等离子体处理对膜的表面蚀刻，并且处理之后膜的平均孔径增大，膜表面含氧和含氮的基团增多。利用低温等离子体技术对聚丙烯腈超滤膜进行气相接枝改性，通过红外光谱（FTIR）、X光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）对膜处理前后结构组成和表面形态进行了表征。结果表明，PAN超滤膜在低温等离子体条件下进行丙烯酸表面接枝改性后，膜表面的亲水性能、孔径大小及分布等都发生显著变化，膜得到了各种优异的性能。同时发现对聚丙烯腈膜表面接枝丙烯酸单体，可使聚丙烯腈膜从超滤膜向纳滤级膜转变。
结语
等离子体技术所具有节能、节水、对环境友好无污染、操作灵活多变等优势，使用有害化学物质的加工工艺逐渐被等离子体处理所淘汰。等离子体处理的另一个优点是，织物表面性能可以在相对较短的处理时间内选择性地增强而不损害被处理织物原来的性能。此外，等离子体处理可以用来创造传统的湿化学整理所没有的表面特性。因此，等离子体技术可以对可持续发展、新产品的开发作出重要贡献。
参考文献
[1] 黄雅婷.纺织品湿加工中的环境友好型技术[J].印染，2015（16）：52-55.
[2] 刘元军，赵晓明.低温等离子体技术在染整中的应用及发展[J].染整技术，2015，37（5）：24-27.
[关键词]等离子体；合成纤维；改性
中图分类号：TS195.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）38-0361-01
1 等离子体技术概述
等离子体技术是一门交叉性很强的新兴学科，等離子体技术既能改善材料的表面性质，又不会损伤材料主体原有的性能，是一种绿色环保的新技术，已经广泛应用于国民生产的各行各业，并且在新材料研制、化学合成、精细化加工以及表面处理等领域研发出一系列新技术、新工艺。低温等离子体技术具有高环保、低成本、操作简便和作用条件温和等优点，十分适合于合成纤维的改性处理。
2 低温等离子体在合成纤维处理中的应用
2.1 涤纶
聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET，商品名叫涤纶，是一类最为常见、产量最大的合成纤维。其具有力学性能良好、耐腐蚀及绝缘等优点，但是涤纶纤维织物的吸湿性差，易产生静电而起毛，染色性能较差。而等离子体处理可以通过刻蚀使得纤维表面变得粗糙，以改善纤维的亲水性、染色性、黏合性等，还可以提高后续整理的效果，进而增强如抗静电性、抗菌性等性能，还能增强手感、提高光泽等。
2.1.1 亲水性
由于涤纶具有较低的吸湿性、染色性及抗静电性，这就限制了其一些应用范围。传统改性方法常采用化学或物理的方法，引入如—COOH、—OH等亲水性官能团，以提高材料表面的润湿性。研究人员在真空度60Pa、AA气体流量3L/min条件下，分别在放电功率75～150W范围内、放电时间60s和放电功率150W、放电时间30～60s范围内，利用低温等离子体引发丙烯酸（AA）表面接枝聚合对聚苯二甲酸乙二醇酯（PET）纳米纤维薄膜进行改性，处理后薄膜的水接触角均为0°，表明改性后的PET纳米纤维膜具有超亲水性。
2.1.2 染色性
涤纶结构紧密、结晶度高、取向度高、分子中缺少吸附离子染料的极性基团，吸湿性差，故较难染色，需要在高温高压、热熔或加载体的条件下用分散染料染色，耗能大，污染严重。经等离子体处理的涤纶织物染色性能明显得到改善，改善的原因主要是通过等离子体对织物表面的刻蚀作用使纤维表面凹凸不平，增加了纤维的比表面积，从而提高了纤维的吸附性，使染料更易于上染；同时这些大量的微小凹坑和裂纹使入射光在处理样表面发生多次反射和吸收，大大提高了吸收率，对处理样颜色光泽起到增深作用。另一方面，等离子体在纤维表面作用的时候发生了化学反应，从而增加或引入活性基团，如—OH、—COOH等，纤维分子结构中活性基团数目越多，越易与染料形成氢键。另外，低温等离子体会引发接枝聚合，其大致有以下4种：①低温等离子体表面处理后的试样，隔绝空气，直接与气相单体反应，成为气相-气相接枝处理；②经低温等离子体表面处理后的试样，置于空气中，使纤维表面自由基与氧反应生成过氧化物活性基，然后与液相或溶液状单体反应，按氧化接枝聚合反应历程引发接枝聚合，成为气相-常压液相接枝处理；③经低温等离子体处理后的试样，隔绝空气，直接与液相或溶液状单体反应，成为气相-脱气液相接枝处理；④将低挥发性单体浸渍或浸轧到纤维上，再经低温等离子体处理，引发单体在纤维上接枝聚合。经氩等离子体引发丙烯酸在涤纶表面接枝聚合，提高了碱性染料染涤纶的染色性能，上染百分率提高，染色深度增加，毛细管效应增大，而染色牢度不降低。经试验证明使用氧气等离子体处理聚酯/黏胶无纺布，发现经等离子体处理的聚酯/黏胶无纺布的染色性能和颜色强度均有所提高。先进行等离子体处理和壳聚糖-生物聚合物的表面改性，然后采用媒介自由竭染和填充的方法用茜草染料和颜料对机织涤纶织物进行生物染色，发现经等离子体处理和壳聚糖-生物聚合物的表面改性后，织物的润湿性和黏附性增强，有利于后面染料的上染。
2.1.3 抗静电性
分别采用氧气、氩气和氮气的等离子体对涤纶织物进行处理改性，发现经等离子体处理后涤纶织物的抗静电性明显得到提高，而且在相同的等离子体处理条件下，氧气等离子体处理的涤纶织物抗静电性最好。在对涤纶织物分别进行碱减量和等离子体处理后，结果表明：经碱减量和等离子体处理后涤纶纤维表面出现凹槽；经碱减量处理后的涤纶织物的抗静电性、透气性、吸湿性得以改善，但断裂强力大大降低；经等离子体处理的涤纶织物抗静电性、吸湿性和透气性提高。
2.2 锦纶
锦纶织物经空气等离子体处理后，被刻蚀的纤维表面出现的微坑和凹槽，增加了纤维表面的粗糙度，进而增加了其相对比表面积，这有利于提高染料分子对纤维分子的吸附，同时纤维的吸湿性也得到提高，有利于染料分子的扩散。经等离子体处理后的织物表面的含碳量明显下降，而氧元素和氮元素的含量增加，这是由于等离子射流中的活性物质将空气中的氧元素和氮元素氧化，并引入到纤维表面，增加了纤维表面的极性基团数，提高了表面极性，有助于染料的吸附和固着。
2.3 腈纶
使用脉冲直流氮气低温等离子体改性聚丙烯腈共聚物膜，以提高其亲水性。根据膜的形貌、结构、亲水性和膜的其他性能对膜进行了表征，通过接触角、扫描电子显微镜照片、傅里叶变换红外光谱图和X射线光电子能谱图对聚丙烯腈共聚物膜的表面性质和官能团进行分析。结果显示，处理后的膜的渗透性增加了47%，并且可以保留70d。通过处理前后膜的失重来证实等离子体处理对膜的表面蚀刻，并且处理之后膜的平均孔径增大，膜表面含氧和含氮的基团增多。利用低温等离子体技术对聚丙烯腈超滤膜进行气相接枝改性，通过红外光谱（FTIR）、X光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）对膜处理前后结构组成和表面形态进行了表征。结果表明，PAN超滤膜在低温等离子体条件下进行丙烯酸表面接枝改性后，膜表面的亲水性能、孔径大小及分布等都发生显著变化，膜得到了各种优异的性能。同时发现对聚丙烯腈膜表面接枝丙烯酸单体，可使聚丙烯腈膜从超滤膜向纳滤级膜转变。
结语
等离子体技术所具有节能、节水、对环境友好无污染、操作灵活多变等优势，使用有害化学物质的加工工艺逐渐被等离子体处理所淘汰。等离子体处理的另一个优点是，织物表面性能可以在相对较短的处理时间内选择性地增强而不损害被处理织物原来的性能。此外，等离子体处理可以用来创造传统的湿化学整理所没有的表面特性。因此，等离子体技术可以对可持续发展、新产品的开发作出重要贡献。
参考文献
[1] 黄雅婷.纺织品湿加工中的环境友好型技术[J].印染，2015（16）：52-55.
[2] 刘元军，赵晓明.低温等离子体技术在染整中的应用及发展[J].染整技术，2015，37（5）：24-27.