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大气压次辉光放电等离子体不需在低气压下运行,可连续生产、能产生大面积均匀放电且面功率密度合适,在纺织品表面改性方面有很好的应用前景。本研究论文将大气压次辉光放电等离子体表面改性技术用于PE/PP非织造布,以提高织物的亲水抗静电性能,主要进行了以下几方面工作:
采用大气压次辉光放电等离子体对PE/PP非织造布进行表面改性,研究了等离子体处理时间、极板间距对织物的亲水性、抗静电性、染色性能、力学性能及热学性能的影响。结果表明:在等离子体处理时间3min、极板间距为2mm、放电功率60W的最佳条件下,织物的亲水性得到了显著改善,而该处理条件下抗静电性能却无明显改善。等离子处理后的PE/PP非织造布经阳离子染料染色后,K/S值有所提高,而10min内的等离子处理对力学性能和热学性能基本没有影响。扫描电镜(SEM)照片发现,等离子体对纤维表面发生明显的刻蚀作用,且随着等离子处理时间的延长,纤维表面的粗糙度越来越大;同时用衰减全反射红外(ATR-FTIR)跟踪了等离子处理后织物表面的过氧基团、双键基团的变化规律。
为了改善抗静电性能和耐久亲水性能,采用两种不同的等离子体接枝聚合方法对PE/PP非织造布进行改性。第一种为同时照射法,即先将PE/PP非织造布经等离子体预处理活化后浸入甲基丙烯酸羟丙磺酸钠(HPMAS)单体溶液中,使HPMAS充分吸附在试样表面,再通过等离子体设备处理的同时,引发HPMAS发生接枝反应;第二种为常压液相法,即PE/PP非织造布经等离子体处理后,再进入甲基丙烯酸(MAA)单体溶液中进行接枝聚合。分别探讨和分析了等离子体预处理时间、极板间距、工作气体及单体浓度、反应温度、反应时间与助剂浓度对接枝率的影响。
ATR-FTIR分析结果表明:常压等离子体可以将HPMAS、MAA以化学键的形式固定于PE/PP非织造布表面。SEM对表面形貌分析后表明:等离子体固定HPMAS、MAA前后,PE/PP非织造布的表面形貌发生了明显变化。通过差示扫描量热仪(DSC)测试表明:接枝后的PE/PP非织造布的熔点下降,而结晶度有所提高,同时也进一步表明乙烯基单体成功接枝于纤维表面。在一定范围内,PE/PP非织造布接枝后的断裂强力随着接枝率的提高而提高,但是接枝率过大,断裂强力反而下降。接枝后的PE/PP非织造布毛效吸湿高度明显提高,且不受放置环境和时间的影响,而仅等离子处理的吸湿性能则随着放置时间的延长和放置温度的升高而减弱,但是仍好于未经处理的织物。等离子体接枝固定MAA、HPMAS在接枝率超过15%后,PE/PP非织造布静电压半衰期达到2s以下,满足了抗静电的要求。