基于常压等离子技术的海藻纤维改性及染色性能研究

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海藻纤维作为一种原材料来源广、价格低的可再生人造纤维,由于其良好的阻燃、抗菌及吸湿性能,目前已广泛应用于生物医药、食品工业和美容化妆品等多个领域。但是由于海藻纤维不耐盐碱,且易于在含有钠、钾离子的溶液中发生离子交换而导致纤维凝胶化甚至溶解,难以对海藻纤维进行染色,严重限制了海藻纤维在服装行业的应用及发展。因此,在保证海藻纤维形貌结构不受破坏的条件下,实现海藻纤维的染色是极具应用前景的。本文在前人研究的基础上,提出基于常压等离子体技术,将阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)接枝聚合到海藻纤维上,实现海藻纤维阳离子改性的解决方案。随后使用常规的直接染料染色工艺对改性后的海藻纤维进行染色,并采用Zeta电位、傅里叶变换红外光谱(FTIR-ATR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、K/S、扫描电子显微镜(SEM)以及单纤维强度等表征方式对样品进行测试分析。结果表明,基于常压等离子技术可以成功实现海藻纤维的阳离子改性。改性后的海藻纤维具有良好的染色能力,改性组中直接红、直接黄、直接蓝的K/S值可分别达到9.58,9.13,8.67。而对应的空白组红、黄、蓝染色后的K/S值分别为3.57,2.89,1.84。在海藻纤维的单纤维强度方面,未处理的海藻纤维强度为2.33 c N/dtex,改性组海藻纤维染色后的强度与原纤维相比只降低了15.5%(红色)、1.3%(黄色)、4.8%(蓝色)。且染色后的海藻纤维还表现出良好的耐洗牢度,等级优于4级。从而说明在常压等离子体作用下,DMC能有效地嵌入到海藻纤维上,使纤维实现阳离子改性,成功在无盐无碱条件下实现染色。此外,本文还探讨了海藻纤维纯纺纱的制备及性能测试。经阳离子改性并完成染色的海藻纤维,表面经过等离子体的刻蚀以及染液中染料的作用,粗糙程度增加,纤维间的抱合力大大提高,从而使海藻纤维纯纺纱成为了可能。对采用环锭纺纺出的海藻纤维纯纺纱进行强力、毛羽和条干均匀度等测试。测试数据显示,海藻纤维纯纺纱的百米干重为4.27 g,回潮率16.63%,百米质量偏差为2.79%;1 mm毛羽指数19.2,2 mm毛羽指数1.5,3 mm毛羽指数0.7;条干均匀CV22.79%,细节220个/km,粗节350个/km,棉结655个/km;断裂强力为465.43 c N,断裂强度10.9 c N/tex,断裂伸长47.37 mm,断裂伸长率9.47%。海藻纤维纯纺纱基本满足纱线使用要求,为后续研究提供了参考。本文通过研究发现:(1)基于常压等离子技术可以成功的将阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵接枝聚合到海藻纤维上;(2)改性后的海藻纤维带有正电荷,可以采用常规的直接染料在无盐的条件下进行染色,达到深染海藻纤维的效果;(3)染色后的海藻纤维,在新型智能纺纱技术的支持下,成功纺制出海藻纤维纯纺纱,为海藻纤维在服装领域的开发应用提供了新方案。
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