棉织物低温等离子体表面改性以改善其表面性能

棉纤维作为最常见的纤维，具有多种优良性能，棉织物也是应用最广泛的产品，但原棉生长期间在纤维表面常积累杂质，棉织物上浆处理的加工工艺使得棉纤维会残留蜡质浆料及其他杂质，这些杂质会影响棉织物的亲水性，适当地对棉织物表面进行改性，能够增强棉织物的广泛应用性。等离子体处理是近几十年发展起来的一种新型纺织材料改性方法。等离子体处理可以使棉织物在不损伤材料本身的基础上获得新的性能。
等离子体中高能粒子对棉织物的轰击，可以破坏棉纤维中的蜡质，使棉织物获得更广泛的应用，棉纱的上浆在传统的加工工艺中，用到的是高压法和预湿法，不符合当代绿色生态的发展主题。使用等离子体处理可有效减少污染，该技术作为一种节能环保、方便无污染的处理技术为纺织领域开辟了一条新的环保加工方式，是一种很有前景的预处理技术。
等离子体改性棉织物表面性能研究
等离子体处理前后纤维表面形貌对比
织物等离子体处理前后的扫描电子显微镜表征结果如图1、图2所示，可以看出原棉样品表面平整光滑，有天然的纵向条纹，而经过150S低压等离子体处理的棉纤维表面平整性被破坏，出现凹槽，表明等离子体处理对纤维表面造成了刻蚀效果，纤维表面变得更加粗糙复杂，使比表面积变大，改善了织物表面性能。
等离子处理前后棉织物表面形貌对比等离子体处理前后织物亲水性能对比
织物亲水性能测试结果见表1。棉织物在经过真空低温等离子体处理后，表面的亲水性能增强，且效果明显。处理时间为30s时，棉织物吸水性不明显，随处理时间的增加，棉织物的润湿时间逐渐缩短，当处理时间为150s时，棉织物达到瞬吸状态。在表1中，第一组、第二组、第三组为将棉织物分别进行等离子体处理60、90、120s时所得到的试验数据，从第一组数据可以看出，等离子体对棉织物的处理不均匀，亲水效果不好，数据差别较大，上下浮动较大，但总体趋势是随着处理时间的增加，棉织物的润湿时间随之缩短，亲水效果越好；第三组几乎可以达到瞬吸的效果，但是处理不均匀。当棉织物被等离子体处理时间达到150s时，亲水效果达到最佳，出现了瞬吸的效果。表一织物润湿时间
原棉织物经纺织材料低压等离子体处理设备处理，亲水性得到极大的改善。棉织物的亲水性与其表面活性、所含基团以及浆料杂质等因素有关，将棉纤维表面用等离子体进行处理后，棉纤维表面的平整性被破坏，表面变得更为复杂粗糙，增大了棉纤维表面的比表面积，破坏了棉纤维表面的浆料及杂质。比表面积是影响棉纤维吸附能力的一个重要因素，比表面积越大，其吸附能力和吸附效果越好，随着等离子体处理时间增长和功率增大，表面变得更加粗糙不平，比表面积也就越大，吸附能力也就越好。经过等离子体处理后，棉纤维表面存在大量的含氮、含氧等亲水基团，氮和氧的存在非常容易和游离的水分子之间形成氢键，大量吸附水分子，棉纤维表面氢键的形成，不仅提高了纤维的吸水能力，也相应提高了其保水能力和吸水速率。24446