壳多糖双醛衍生物对等离子体刻蚀的涤纶性能影响.doc

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In this paper, Polyester fabric was treated by oxidation of chitosan and plasma. And the property changes were also studied.Process parameters such asthe plasma power, plasma treatment time, oxidation of chitosan concentrations, andPEG processing timeaffectinghydrophilicproperty, stiffness, ultraviolet resistanceanddyeing properties of the polyester fabricwere studied .The results showedthat the oxidation of chitosan 2:1, PEG 600treatingpolyester, 300W plasma treatment power,processingtimefor3minutes, oxidized chitosan concentration of 8%, the oxidation of chitosan and PEG 600weredipped about 120minutes,thepolyestercouldachievebetter fabric stiffness, K/S, antistatic property and hydrophilicity.Byoxidation of chitosanand plasmaetchingPolyester fabric,thehydrophilic andantistaticproperties ofPolyester fabricwereobviously improved.Key words: Oxidation of chitosan plasma physics and technology PEG目 录摘要IAbstractII1 前言11.1 研究背景11.2 等离子体在涤纶染整加工中的应用11.2.1 等离子的定义11.2.2 等离子体处理的作用11.2.3 等离子体技术在涤纶染整加工中的作用21.3 本课题研究意义和主要研究内容21.3.1 改善织物吸湿性21.3.2 改变表面静电性质21.3.3 提高织物的可染性31.4 等离子体的局限性及克服方法31.5 等离子结合壳聚糖及衍生物对涤纶染整加工影响31.6 本课题研究意义和主要研究内容31.6.1课题意义41.6.2本课题主要研究内容52 实验部分42.1 实验材料42.2 化学试剂与染料42.3 实验仪器42.4 实验方法42.4.1 氧化壳聚糖的制备42.4.2 涤纶的预处理52.4.3 研究等离子处理，氧化壳聚糖及PEG对织物的改性52.4.4 不同处理条件对涤纶织物性能影响62.5 测试方法62.5.1 硬挺度的测定62.5.2 毛细管效应的测定62.5.3 抗静电性能的测定72.5.4 表观深度(K/S)的测定72.5.5 染色后L a b 值色差测定73 结果与讨论83.1 不同功率下织物性能测定83.1.1 伸出长度83.1.2 抗弯长度83.1.3 抗弯刚度93.1.4 对不同功率等离子体处理及氧化壳聚糖+PEG600处理过的涤纶毛细管效应值的测定93.1.5 对等离子体处理过及氧化壳聚糖+PEG 600处理过后染色性能测定103.1.6 不同功率下涤纶抗静电性能测定113.2 不同等离子体处理时间下涤纶性能测定113.2.1 不同等离子体处理时间下涤纶的硬挺度测定113.2.2 不同等离子体处理时间亲水性能测定123.2.3 不同等离子体处理时间对抗紫外性能的影响133.2.4 不同等离子体处理时间对涤纶染色性能的影响143.3 氧化壳聚糖浓度对涤纶性能的影响143.3.1 氧化壳聚糖浓度对硬挺度的影响143.3.2 氧化壳聚糖浓度对涤纶毛细管效应的影响153.3.3 氧化壳聚糖浓度对涤纶抗静电性能的影响163.3.4 氧化壳聚糖浓度对涤纶染色性能的影响163.4 氧化壳聚糖+PEG 600处理时间对涤纶性能的影响173.4.1 氧化壳聚糖浓度对硬挺度的影响173.4.2 氧化壳聚糖浓度对涤纶亲水性能的影响183.4.3 氧化壳聚糖浓度对涤纶织物抗紫外性能的影响193.4.4 氧化壳聚糖浓度对涤纶织物染色性能的影响194 结论21参考文献22致谢23271前言1.1 研究背景涤纶是一种重要的合成纤维，是我国聚酯纤维的商品名称。它主要是以精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）为原料通过酯1化或者酯交换和缩聚反应制得的成纤高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），再经纺丝和后处理制而成的纤维。涤纶纤维进行各种功能性化学，物理处理后，其内部微观形态发生了一定程度变异。等离子体表面处理法具有高效，快速，无污染和节能的特点，但以等离子体作为引发手段。一般都需要真空条件，所以对设备和操作要求较高，相应也提高了处理的成本。1.2等离子体在涤纶染整加工中的应用1.2.1 等离子体的定义 广义等离子体指包含正负电荷相等的大量带电粒子的物质聚集状态。狭义等离子体是指一种全部或部分被电离的气体。气态物质在热、电等能量的作用下产生不同程度的分子及电子的分离,形成带负电荷的电子和带正电荷的离子等。这种包含原子、分子、电子、离子、光子、各种亚稳态和激发态粒子的混合气体即为等离子体18。1.2.2 等离子体处理织物的作用原理 等离子体改性高分子材料的方法主要有3种: 一是对材料表面进行刻蚀，是纤维表面出现沟痕；二是使处理材料表面活化并一并引入活性基团，在此基础上运用接枝方法使其表面形成许多支链，形成新的表层;三是气相聚合物吸附到处理无表面从而形成薄膜。在等离子体发生器中，有等电量的正、负粒子和很多化学活性物质，化学活性物质被等离子体辐射消散也产生了不一样波长的光子。我们对织物用等离子体机处理主要是应用等离子体机发出的光辐射，产生的中性分子流和离子流冲击织物，改变其性能。等离子体中的离子，原子，分子和织物表面的原子会相互交换更替。这个过程使得纤维表层的大分子链断裂，纤维表面出现微观沟痕，表面积变大；也会在表层生成离子，自由基，这些离子自由基团改变了纤维的分子量，也一定程度上改善纤维的亲水性，渗透性和导电性能。目前有很多气体用于等离子体技术，为了取得不同效果要使用不同的气体。目前产生等离子体是通过热电离、光电离，气体放电，辐射放电，冲击波等技术,工业上一般是对气体放电产生等离子体。等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体。纺织染整加工主要是应用低温等离子体( Low Temperature Plasma) ，它又被称为非平衡等离子体 21。1.3 等离子体技术在涤纶染整加工中的作用1.3.1 改善织物吸湿性 国外有人利用真空体系的等离子体处理装置RP-200型RF信号传输机放电（13.56兆赫，最大输出功率200瓦），对涤纶两面同时进行改性处理。方法是将10平方厘米织物房屋箱内，抽气到110-2托（一托等于一毫米汞柱的压强，一大气压强等于760托）以下，在一定气压下对涤纶织物用氧，水蒸气和氨气等进行等离子体处理。结果表明，与未处理织物相比，各种处理的吸水性大为提高。这说明等离子体能通过导入羟基羰基和过氧基而使涤纶纤维表面改性。美中不足的是：经等离子体改性的涤纶织物好景不长，其吸水性在处理几天后退化，而经洗涤后更差2。1.3.2 改变表面静电性质 表面静电性质可以用放电时间ts来表示,放电时间越短则样品表面放电能力越好。经等离子体处理后样品的ts值比末处理的小。这是因为经等离子体处理后, 吸湿性的改善有利于纤维的导电。1995年，Hesse等人指出纤维表面的水分子可以产生一层连续的薄膜，它可以使纤维表面粒子自由地移动，进而提高纤维的表面电导率25。1.3.3 提高织物的可染性等离子体是等量正电荷和负电荷载体的集合体，它的总电荷是零。它由离子化的气体组成。涤纶经等离子体处理后染色性能发生改变有两个原因。一是涤纶是疏水性纤维，纤维内没有强亲水基团，另一方面是纤维结构紧密，染色较难。等离子体处理过后，纤维分子链受到等离子体活性离子的冲击，发生氧化，裂解等，形成一些极性的基团，使纤维润湿性一定程度增加。极性基团的增加，使其上染率也增加了，如果等离子体处理过度，会产生多余的离子基极性基。却会降低分散染料的上染率4。等离子体还会对涤纶产生刻蚀效果，纤维表面受等离子体刻蚀形成很多细小的沟痕。相比之下纤维的表面积增大了。表面积增大使其对染料的吸附速率增快。织物表面的细小沟痕减少了对光的反射，使处理过的织物具有较好的抗紫外性能。但是等离子体处理过度，极性基团过多，反而使分散染料结合困难。上染率反而大大降低，颜色变浅5。在常压空气等离子体处理涤纶织物的整理中，采用常压空气脉冲等离子体对涤纶织物表面改性处理，可提高织物的清晰度和防渗性能；处理后印花织物K/S值增大 ，颜色变深，颜色偏暗，鲜艳度提高 ，并且等离子体处理不影响织物的印花色牢度。处理后涤纶纤维的亲水性得到提高6。用等离子体聚合或引发接枝聚合的方法可以在涤纶织物上进行抗紫外整理。等离子体聚合是在织物表面形成薄膜涂层的加工方法,如用N2低温等离子体聚合,在涤纶织物表面形成薄膜,使涤纶织物的抗紫外性、疏水性得到改善.等离子体引发接枝聚合涤纶织物整理方法7可以改善涤纶织物亲水性、防污性及抗紫外性能。用等离子体引发接枝聚合涤纶织物整理方法处理的织物具有吸湿性、防污性和防再沾污性,洗涤50次以上还能保持原有的性能,而且织物不褪色,织物硬挺度也不降低8。1.4 等离子体的局限性及克服方法 研究表明，单单用等离子体处理过的织物其性能不能持续很久，经等离子体处理后，织物空置一段时间后，表面亲水性基团移向纤维内部，织物表面的亲水性就会相应的，空置时间过长其性能还会和未处理的织物差不多；当处理过的织物放置在空气中时，空气中的氧气会将其氧化，生成其它的官能团。只用等离子体处理的织物洗涤后保持不了原有的性能，达不到日常服用要求，所以必须对其进行后续的加工。目前后续加工技术有生物技术、树脂、酶等进行后续加工技术。使其具有较好的持久性。1.5 等离子结合壳聚糖及衍生物对涤纶染整加工影响壳聚糖是一种天然高分子聚合物，是一种氨基多糖，学名叫（14）-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。由于壳聚糖具有优良的生物相容性和润湿性、抗紫外作用、成膜性、保湿、毛发柔软和保护作用，以及对皮肤无刺激无毒等等的特性，已引起纺织品界的广泛关注。壳聚糖处理过的织物润湿性，抗紫外性能都有较大的改进。壳聚糖处理涤纶后，在涤纶表面形成较均匀的薄膜。壳聚糖是一种阳离子聚合物。如果纤维上依附上壳聚糖之后，纤维上所带的负电荷就会减少，减小或克服染色过程中纤维上负电荷对染料色素阴离子的库仑力，使染料容易上染。用壳聚糖处理前需用醋酸溶液进行预处理，然后用酸性和活性染料分别染色，可以使涤纶纤维中损伤部分与未损伤部分色泽的差距缩小，还能使染料容易吸收，上染时间缩短，还能起到匀染和助染的作用。用壳聚糖的醋酸溶液处理后，可大大增加织物对酸性染料、直接染料、中性染料的上染率。1.6 本课题研究意义和主要研究内容1.6.1 课题意义 涤纶虽然悬垂性好，强度高，耐用，但是其亲肤性能比较差，穿着舒适感不是很好，而且印染加工过程中，染色条件比较高，耗能也多。经过高碘酸盐氧化壳聚糖处理后具有良好的物理性能，并可通过高分子化学反应，引入其它一些官能团，如羟基、氨基、肼基、羧基等，合成具有新功能和新用途的纤维素衍生物，如可获得具有荧光、储能、鳌合剂及生物医用等特殊功能的高分子材料。为了实现对涤纶织物的低温染色及改善亲水性能，达到对涤纶织物印染加工的节能减排，本文利用等离子体对涤纶进行预活化处理，结合壳聚糖的双醛衍生物的表面改性，研究不同处理条件对涤纶染色性能、抗静电性能、亲水性能的影响。1.6.2 本课题主要研究内容1）制备出氧化壳聚糖。2）设定氧化壳聚糖2:1 PEG600 浸渍时间1h等离子处理时间2min找出不同功率处理下哪种功率下涤纶的硬挺度，亲水性能，抗静电性能和染色性能好。3) 设定氧化壳聚糖2:1 PEG600 浸渍时间1h等离子处理功率最好找出不同等离子处理时间哪个时间下涤纶的硬挺度，亲水性能，抗静电性能和染色性能好。4）设定氧化壳聚糖2:1 PEG600等离子处理功率最好，等离子处理时间最佳找出氧化壳聚糖不同浓度下哪个浓度下涤纶的硬挺度，亲水性能，抗静电性能和染色性能好。5）设定最佳氧化壳聚糖浓度 PEG600，等离子体处理最佳时间和功率下浸渍多久时间涤纶的硬挺度，亲水性能，抗静电性能和染色性能好。找出最佳处理工艺。2实验部分2.1 实验材料涤纶，壳聚糖，高碘酸钠，PEG600，丙酮，分散玉红SE-GFL，稳定剂NNO，磷酸二氢氨,乙酸，无水乙醇。2.2 化学试剂与染料 表2-1 实验主要化学试剂序号药品名称生产厂商1壳聚糖（DD85%）国药集团化学试剂有限公司2乙酸天津市大茂化学试剂厂3无水乙醇江苏彤晟化学试剂有限公司4高碘酸钠国药集团化学试剂有限公司5PEG 600海安石油化工厂6丙酮江苏彤晟化学试剂有限公司7分散玉红SE-GFL南通长荣化工有限公司8稳定剂NNO广州市创琞化工科技有限公司9磷酸二氢氨武汉市华创化工有限公司2.3 实验仪器表2-2 实验主要化学仪器仪器名称仪器型号制造商恒温水浴锅HH-S上海方瑞仪器厂电脑测色配色系统Color-Eye 7000A美国gretagmacbeth公司自动织物硬挺度测试仪GB/T18318华辉仪器有限公司毛细管现象测试仪XF/T01071北京百万电子科技中心等离子体织物改性仪HD-1B常州中科泰等离子体科技有限公司织物抗紫外线测试仪MY30-912E北京中西远大科技有限公司红外线高温高压染色机HT-12P/16P/24P南通宏大实验仪器有限公司电子分析天平江苏国胜实验仪器厂色差仪YLD-200威福光电公司2.4 实验方法2.4.1 氧化壳聚糖的制备称取3g的壳聚糖置于锥形瓶中，加入100mL 0.3mol/L的高碘酸钠溶液，在30避光条件下震荡氧化2h。然后加入20mL 0.1mol/L的乙二醇溶液终止反应0.5-1h，后对溶液进行过滤去除未反应的杂质。再向过滤后的滤液中加入100mL丙酮析出沉淀2h，对沉淀进行抽滤，烘干后封袋备用15。壳聚糖与氧化壳聚糖化学式如图2-1：图2-1 壳聚糖与氧化壳聚糖分子式2.4.2 涤纶的预处理织物被浸渍在丙酮中处理701h。接着浸渍在乙醇中70801h，去除表面杂质如油脂，蜡质，小分子低聚物等。PEG织物在空气中晾干24h蒸发溶剂。把涤纶布剪成25cm15cm的块状，分别用等离子体100w，200w，300w，400w处理。各个功率再风别用等离子处理时间1min，2min，3min，4min，6min处理，每种时间功率的都处理两块。2.4.3 研究等离子处理，氧化壳聚糖及PEG对织物的改性选取未处理的涤纶布剪成5cm15cm，标为试样1。设定等离子处理功率200w，也剪成5cm15cm试样，标为试样2。200w剪成5cm15cm用10%氧化壳聚糖处理，浴比1:50，标为试样3。200w剪成5cm15cm用10%氧化壳聚糖加PEG600 10g/L处理，浴比1:50，标为试样4。2.4.4 不同处理条件对涤纶织物性能影响（1） 不同等离子体处理功率对涤纶织物性能影响，找出最佳功率。（2） 不同等离子体处理时间对涤纶织物性能影响，找出最佳时间。（3） 不同氧化壳聚糖浓度对涤纶织物性能影响，找出最佳氧化壳聚糖浓度。（4） 不同氧化壳聚糖处理时间对涤纶织物性能影响，找出最佳氧化壳聚糖处理时间。2.3.3 染色工艺 分散染料染色配方分散玉红SE-GFL 2%（对织物重）扩散剂NNO 1g/L磷酸二氢铵 2g/L醋酸调节pH值至 4-5浴比 1:150 分散染料染色工艺曲线入染室温2/min901/min120，30min室温温水洗、冷水洗、烘干图2-2 染色工艺曲线2.4 测试方法2.4.1等离子体处理涤纶应用冷等离子体处理涤纶织物，能使纤维表面产生活性自由基，形成亲水中心，提高织物的吸湿性能，但此效果随放置时间的延长而退化，洗涤后亲水性消失殆尽。在处理涤纶前，应先将需要处理的涤纶布放进HD-IB型冷等离子体改性处理仪中，然后在200W的功率下处理2min，按照其规定的操作方法进行处理。2.4.2 红外染色在染色前，染杯用前务必要清洗：保险粉2-3G，烧碱2G，加半杯水，在130下保温30min。再决定染色曲线，编辑程式主内容，写入程序后放入一组染杯在转轮上，同时要将探针插入探针杯内。开启加热开关，同时旋转到适度的转速开关，染色处理。开启冷却系统开关，压开马达旋转按钮。染色机就会依事先设定好的程序方式执行，程序完毕后会叫铃。关去加热开关，取出染杯即可。2.4.3 表观深度(K/S)的测定将染色织物折成四层，弄平整，在Color-Eye 7000A电脑测配色系统上测定表观色深K/S值，采用D65光源，10o视场。为了减小测试误差，每试样测定3次取平均值，计算公式如(2-1)： (2-1)式中：R表示有色试样趋于无限厚或没有透射时的反射率；K表示有色物质的吸收系数；S表示散射系数；K/S表示表面深度2.4.4 硬挺度测试将剪好的25250mm试样夹在已经调好的YG(B)022D型自动织物硬挺度试验仪上按照操作过程进行测试。2.4.5 润湿性能和回潮率测试接触角法是将定量的液滴置于受检的物体表面, 通过测量液滴与物体表面接触角的大小来测量此物体表面的清洁度。接触角即是在固、液、气三相交界点处, 自固液界面经液体内部到气体界面的夹角,通常以来表示。当趋近于0,这时液滴几乎完平铺在器件表面上, 即发生铺展,称为完全润湿。由于大多数有机污染物是憎水的, 对于同一种材料表面, 通过比较其接触角大小可以了解相应的洁净程度。在表面展开的液滴直径越大, 且形状越规则,接触角越小,则表面洁净度越高。该测试方法的工艺流程是：放入样品滴液冻结图像保存测量图像记录。2.4.6 毛细管效应的测定试剂配制：用蒸馏水配制5g/L重铬酸钾（K2Cr2O7）溶液2L。布样准备:沿物经向剪取长20-30cm,纬向宽3cm（5cm）的布样共3条，在布条的一端距边缘约0.5cm处剪两小孔，穿一根约重3g的玻璃棒（或挂一相当重量的夹子）。纬向布条如法剪取（注：可根据具体情况，仅测经向或纬向毛细管效应）17 。测定：将重铬酸钾溶液注入毛效仪的盛液槽中，用铅笔在布条一端挂重物略上方划一横线，并将布条悬挂到液槽上，使划线与重铬酸钾溶液面平齐。开始计时30min，并测量溶液上升高度。2.5.5 染色后L a b 值色差测定 初始化测色配色仪，分别用黑板和白板校准。织物5cm5cm折叠成4 层放在测色配色仪上检测3次，每一次检测完后拿出织物换成另一面。按显示读取数据。3 结果与讨论3.1 N2等离子体预处理对涤纶性能影响涤纶织物在经过丙酮和乙醇洗清表面杂质，油脂和棉籽壳后，用不同功率等离子体处理。把布剪成5cm*15cm对织物经行硬挺度测试，测得织物的伸出长度，抗弯长度和抗弯刚单独结果如图3-1，图3-2,图3-3所示图3-1 等离子体功率和伸出长度的关系图3-2 等离子体功率与抗弯刚度的关系图3-3 等离子体功率与抗弯长度的关系从实验数据及绘图3-1，图3-2,图3-3可以看出伸出长度，抗弯刚度和抗弯长度都随等离子体功率的增大而增大。等离子体处理过的涤纶织物表面受到各种高能粒子冲击，功率越大，电子密度也随之增大，高能粒子数增多。由实验数据得，当等离子体功率超过100w时，纤维表面粗糙度增大，刻蚀条纹变深，已经刻蚀效果到晶区，因此影响到涤纶的硬挺度，使织物变得柔软。织物产生失重的现象也越明显，悬垂性变差。3.2氧化壳聚糖+PEG600处理对涤纶性能影响3.2.1 毛细效应使用等离子体不同功率和氧化壳聚糖+PEG600处理过的涤纶毛细管效应的测定，如图3-4所示：图3-4涤纶处理前后毛细管效应根据图3-4数据可以看出，氧化壳聚糖和PEG处理过的毛细管现象更明显。当等离子体功率增加后，高能粒子数增加，由于织物表面的PEG能在等离子体的高能粒子冲击下生成自由基，自由基的增多使其与涤纶大分子作用产生的-CH2自由基增多，改善了其亲水性能。氧化壳聚糖还存在一些羰基，羧基和少量的氨基发生接枝反应，在涤纶表面形成网状交联膜，也能改善其润湿性能。而氧化壳聚糖2：1，PEG 600处理的涤纶在300w功率时效果最明显。3.2.2染色性能 使用红外线高温高压染色机对100w，200w，300w，400w等离子体处理过和等离子体不同功率和氧化壳聚糖+PEG600处理过的涤纶用色差计L测定上染率，结果如图3-5所示图3-5 等离子体处理功率与色差计L值的关系如图3-5所示，L值随等离子体刻蚀功率先增大后减小，当等离子体功率为300w时，L值最大。氧化壳聚糖+PEG 600处理后L值也有一定程度增加。涤纶受到等离子体刻蚀以后，涤纶变薄，比表面积变大，等离子体刻蚀功率越大，刻蚀越明显。当使用氧化壳聚糖改性时，刻蚀严重的涤纶对氧化壳聚糖吸附性越好，氧化壳聚糖在刻蚀的表面形成交联薄膜，使涤纶的L值变大。而在300w时L值最高。所以我们选定300w的等离子体刻蚀效果最好，接下来选取最佳等离子体刻蚀时间。3.2.3抗紫外性能UPF是英文Ultraviolet Protection Factor的简称，即紫外线防护系数。根据国家标准中的定义，UPF指的是“皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应与皮肤有织物防护时计算出的紫外线辐射平均效应的比值”。 UPF值为50，就说明有1/50的紫外线可以透过织物。UPF值越高，就说明紫外线的防护效果越好。如表3-1所示，等离子体处理后织物的抗紫外性能明显变好了，而氧化壳聚糖+PEG 600处理后抗紫外性能变化不明显。100w等离子体处理相比于其他功率其抗紫外性能更好。其原因可能有一下几点。等离子体对涤纶表面刻蚀后，纤维表面产生多余的极性离子基，涤纶表面形成了微小的刻蚀沟痕，增大了涤纶的表面积对系外线的吸收增多。等离子体处理功率增大沟痕越明显，对紫外线吸收越多。抗紫外性能越佳。使用氧化壳聚糖对涤纶改性后，涤纶表面存留了大量的羧基，羰基和氨基，这些极性基团对紫外光线有较好的吸收和屏蔽性。所以用氧化壳聚糖2:1和PEG 600处理过的涤纶织物较单纯用等离子体刻蚀的涤纶抗紫外性能有较大的提高。表3-1 涤纶类型与抗静电指数的涤纶类型抗紫外指数(UPF)原布30+100w等离子体处理100+200w等离子体处理50+300w等离子体处理50+400w等离子体处理50+100w等离子体处理+氧化壳聚糖+PEG 600100+200W等离子体处理+氧化壳聚糖+PEG 60050+300W等离子体处理+氧化壳聚糖+PEG 60050+400W等离子体处理+氧化壳聚糖+PEG 600100+3.3等离子体处理时间对涤纶性能影响 设定300w等离子体处理功率氧化壳聚糖浓度10%，PEG 600浓度10g/L,氧化壳聚糖+PEG 600浸渍时间1h，处理涤纶。3.3.1 不同等离子体处理时间下涤纶的硬挺度测定如图3-6，图3-7，图3-8.分别是1min，2min，3min，4min，6min等离子体处理下拉伸长度，抗弯长度和抗弯刚度的关系图。图3-6 等离子体处理时间和伸出长度的关系图3-7 等离子体处理和抗弯长度的关系图3-8 等离子体处理和抗弯刚度的关系如图实验数据绘制成的图3-6 图3-7 图3-8所示，等离子体处理1min涤纶的柔软性最好，悬垂性更好。纤维表面粗糙度增大，刻蚀条纹变深，已经刻蚀效果到晶区，时间越长，织物表面刻蚀越明显。有些涤纶纤维出现涤纶的柔软性能就变得越差。3.2.2 不同等离子体处理时间亲水性能测定通过毛细管效应测得数据视图如图3-9。图3-9 等离子体处理时间和毛细管效应吸水高度发的关系如图数据所示， 1min，2min，3min，400min前亲水性随等离子体处理时间的增加而增加，在等离子体处理时间为4min的时候涤纶的亲水性能最好。当等离子体处理时间超过4min后，涤纶织物刻蚀效果达到最好，超过4min后，纤维发生断裂，产生的不饱和基团。亲水性能反而降低了。3.2.3 不同等离子体处理时间对抗紫外性能的影响 测试结果如表3-2所示：表3-2 等离子体处理时间和抗紫外线系数的关系不同等离子体处理时间抗紫外线系数（UPF）1min50+2min50+3min100+4min100+6min100+使用氧化壳聚糖和PEG 600对涤纶改性后，涤纶表面存留了大量的羧基，羰基和氨基，这些极性基团对紫外光线有较好的吸收和屏蔽性。所以氧化壳聚糖处理过的涤纶织物有较好的抗紫外性能。的观察表3-2得处理时间越长，涤纶的抗紫外线系数越大。3.2.4 不同等离子体处理时间对涤纶染色性能的影响对1min，2min，3min，4min，6min等离子体处理后的涤纶用红外线高温高压染色机染色，用色差计测定的L值视图3-10如下：图3-10 等离子体处理时间和L值得关系如图所示，在等离子体处理时间为3min时，涤纶染色的L值最高，上染率最高。当等离子体处理时间超过3min后，纤维表面产生多余的极性离子基，减少纤维对染料极性基团的结合，分散染料上染率反而降低了。所以设定3min等离子体处理时间为最佳工艺。3.3 氧化壳聚糖浓度对涤纶性能的影响 选取氧化壳聚糖浓度方案有2%，4%，6%，8%，10%。设定等离子体功率300w，等离子体处理时间3min，PEG 600浓度10g/L,氧化壳聚糖处理时间1h。3.3.1 氧化壳聚糖浓度对硬挺度的影响如图3-11,3-12，3-13是氧化壳聚糖浓度对硬挺度的影响。图3-11 氧化壳聚糖浓度与伸出长度的关系图3-12 氧化壳聚糖浓度与抗弯长度的关系图3-13 氧化壳聚糖浓度与抗弯刚度的关系如图3-11,图3-12,图3-13。总体上涤纶的硬挺度随氧化壳聚糖浓度的增加而增加。氧化壳聚糖处理浓度越高，涤纶表面形成的网状交联膜越紧密。织物的硬挺度变高。在8%时，硬挺度有所下降。3.3.2 氧化壳聚糖浓度对涤纶毛细管效应的影响如图3-14，将5cm*15cm的布条悬挂在还有高锰酸钾的溶液中，静置30min，看溶液爬升的高度。绘制出图如下：图3-14 氧化壳聚糖浓度与毛细管效应吸水高度的关系 根据图3-14分析，当氧化壳聚糖浓度为8%时，毛细管效应最明显。涤纶的亲水性最佳。更适宜人们穿着。当氧化壳聚糖浓度超过8%时，它的吸附量达到上限。多余的氧化壳聚糖吸附在织物表面，使织物亲水性反而变差了。3.3.3 氧化壳聚糖浓度对涤纶抗静电性能的影响测试结果如表3-3所示：表3-3 氧化壳聚糖浓度与抗静电系数的关系氧化壳聚糖浓度UPF系数2%30+4%50+6%100+8%100+10%100+抗静电性能随氧化壳聚糖浓度的增加而增加。3.3.4 氧化壳聚糖浓度对涤纶染色性能的影响对2%，4%，6%，8%，10%氧化壳聚糖浓度的涤纶用红外线高温高压染色机染色，用色差计测定的L值视图3-15如下：图3-15 氧化壳聚糖浓度对L值的关系如图3-15所示，分散染料染色通过氢键范德华力的牵引实现，氧化壳聚糖提供的羰基羟基促进了染料上染，L值增大，但是当氧化壳聚糖浓度超过8%时，羟基羧基达到饱和，摩尔量不增加，对涤纶染色没明显影响。根据实验数据得出选取等离子体功率300w，等离子体处理时间3min，PEG 600浓度10g/L时，氧化壳聚糖浓度选定为8%涤纶的上染率最高。染色性能最好。氧化壳聚糖吸附达到上限后，L值反而有所降低。所以选定氧化壳聚糖浓度为8%为最佳工艺。3.4 氧化壳聚糖+PEG 600处理时间对涤纶性能的影响选取等离子体功率300w，等离子体处理时间3min，PEG 600浓度10g/L，氧化壳聚糖浓度8%，PEG 600浓度10g/L,研究氧化壳聚糖处理时间对涤纶织物性能的影响。3.4.1 氧化壳聚糖处理时间对硬挺度的影响如图3-16，图3-17，图3-18。分别是30min，60min，90min，120min，150min氧化壳聚糖+PEG 600处理下拉伸长度，抗弯长度和抗弯刚度的关系图。图3-16 氧化壳聚糖处理时间与伸出长度的关系图3-17 氧化壳聚糖处理时间与抗弯长度的关系图3-18 氧化壳聚糖处理时间与抗弯刚度的关系根据文献可以得到，纯涤纶分子只存在2个端醇羟基的极性基团，当对其施加外力后表面分子间不能再形成氢键，施加的压力撤去后，再不需要能力就能回复，所以其折皱回复性能较好。当使用氧化壳聚糖对其改性后，涤纶表面形成大量的羧基羟基和氨基，外力释放后，织物还要克服极性基团形成的大量氢键所形成的氢键力，织物弹性有所下降。但是不影响它的服用性能。氧化壳聚糖处理时间越长，涤纶表面形成的网状交联膜越紧密，使得涤纶织物硬挺度有所提高，手感变硬。3.4.2 氧化壳聚糖浓度对涤纶亲水性能的影响将5cm*15cm的布条悬挂在还有高锰酸钾的溶液中，静置30min，看溶液爬升的高度。绘制出图3-19如下：图3-19 氧化壳聚糖处理时间与毛细管效应吸水高度的关系涤纶只含有少量的末端羟基，而多数的脂基也只存在在晶体结构中，不能于水分子结合。未处理的涤纶布置依靠极少数羟基提供的氢键力范德华力与水分子结合，这种结合力是很小的。当氧化壳聚糖对织物改性后，涤纶织物表面引入大量的羟基，氨基和羰基等亲水基团，更多的以共价键和水分子结合。固氧化壳聚糖处理过的涤纶织物亲水性有很大程度提高。根据实验数据。涤纶的毛细管效应随氧化壳聚糖处理时间的增加而明显。当氧化壳聚糖处理时间为120min时毛细管效应最明显，涤纶的亲水性能最佳。超过120min后，氧化壳聚糖吸附达到上限，织物亲水性最好。3.4.3 氧化壳聚糖浓度对涤纶织物抗紫外性能的影响实验结果如表3-4所示：表3-4 氧化壳聚糖浓度与抗紫外线系数的关系氧化壳聚糖处理时间抗紫外线系数30min50+60min100+90min100+120min100+150min100+使用氧化壳聚糖和PEG 600对涤纶改性后，涤纶表面存留了大量的羧基，羰基和氨基，这些极性基团对紫外光线有较好的吸收和屏蔽性。所以氧化壳聚糖处理过的涤纶织物有较好的抗紫外性能。氧化壳聚糖处理时间越长织物抗紫外线系数越大。3.4.4 氧化壳聚糖浓度对涤纶织物染色性能的影响分别用30min，60min，90min，120min，150min氧化壳聚糖+PEG 600涤纶用红外线高温高压染色机染色。用色差计测定的L值视图3-20如下：图3-20 氧化壳聚糖处理时间与L值的关系分散染料染色通过氢键范德华力的牵引实现，氧化壳聚糖提供的羰基羟基促进了染料上染，L值增大，但是当氧化壳聚糖处理时间超过120min时，羟基羧基达到饱和，摩尔量不增加，对涤纶染色没明显影响。如图3-20所示，当氧化壳聚糖处理时间选定为120min时，涤纶的上染率最高。染色性能最好。当氧化壳聚糖处理时间超过120min时，涤纶对氧化壳聚糖吸附达到最大值。所以选定氧化壳聚糖处理时间为120min时是最佳工艺。4 结论本文制备了氧化壳聚糖，并对涤纶织物进行了处理，研究了不同工艺对涤纶织物整理后性能的影响，得出最佳的整理工艺，并对最优工艺处理的棉织物的性能进行了比较，得到的结论如下：采用2:1氧化壳聚糖，PEG 600处理的涤纶织物，其最佳整理工艺为等离子体处理功率300w，处理时间3min，氧化壳聚糖浓度8%，氧化壳聚糖处理时间120min。在该工艺下，涤纶织物具有较好的上染率，柔软度，亲水性和抗紫外性能。参 考 文 献1 周荃. 常压等离子体对高分子材料表面刻蚀的研究D。海:东华大学理学院,