等离子体处理技术对涤纶织物表面改性原理

等离子体可以看作一种物质,与气体、液体、固体并列的一种物体状态,即为物质的第四态。等离子体丰富在全宇宙空间中,等离子体物质几乎占全宇宙物质的百分之九十九,几乎可以说等离子体这种物质是组成全宇宙的主体。等离子体这种物质是电离的气态,其内部拥有电子、中性粒子和离子,并且都是有能量的,在与其他物体碰击时,会将自己本身的能量传递给物体的原子和分子,从而产生一系列的化学和物理反应。

等离子体处理技术对涤纶织物表面改性原理

等离子体处理设备工作时,等离子体空腔内高速运转的气体分子和电子撞击,从而产生多种物质。由于电场中的电子因加速捕获到能量,同时与空气中的原子、分子撞击,将能量传递给这些原子、分子等粒子,这些粒子会被电离成新的粒子或激发态。快速移动的电子使气体分子获得或丢失电子或断开化学键形成离子和自由基碎片。

这些粒子受到电场的撞击,电场又再次加速了聚合物表面的碰撞,当活性粒子的能量比物体表面分子的键能大,物体表面分子间的化学键就会被打开,从而产生自由基,甚至使聚合物材料大分子的分子键发生断裂、分解,等离子体处理涤纶织物后在纤维表面引入的极性基团有-OH,-COOH,-C=O-,-NH2-等,赋予织物表面新的性能。

氧等离子体处理涤纶织物,涤纶织物表面先发生氧化反应再被刻蚀,随着时间的增加,表面明显粗糙化,表面一些羟基被氧化成醛基、羧基,甚至氧化成二氧化碳、水等小分子,不影响涤纶织物主体性质,其反应方程式如图1-1,若将该技术用于提高织物亲水性,既快速、彻底,又能减少污染。

氧气等离子体处理涤纶织物反应机理

用惰性气体氩气等离子体处理聚合物料表面时,等离子体中的活性粒子将会在聚合物材料的表面发生交联反应,使表面分子链断裂产生新的自由基、双键等活性基团,随之发生表面聚合、交联、接枝等反应,从而使表面层的物理机械性能大为改观。氩气等离子体引发涤纶织物表面自身交联。