第二章(2012.3).ppt

1、第一节 等离子体的概念和基本性质 等离子体: 等量正电荷和负电荷载体的集合体，具有零总电荷。 等离子体的实际： 部分离子化（电离）的气体，可能由电子、任一极性的离子、以基态的或任何激发形式的高能状态的气态原子和分子以及光量子组成的气态复合体电子、离子、原子（基态或激发态）、分子（基态或激发态）及自由基等组成 。,等离子体的基本特性： 1. 电中性。 2. 等离子体中粒子间的相互作用：弹性碰撞（碰撞粒子的内能不发生变化）、非弹性碰撞（碰撞粒子的内能发生变化，会产生激发、电离、复合、电荷交换、电子附着以及核反应等各种过程）。 3.等离子体辐射：等离子体都是发光的。 等离子体发出可见光、紫外线甚至x

2、射线这些电磁波的过程称为等离子体辐射。 等离子体辐射可分为轫致辐射、复合辐射、回旋辐射、激发辐射等类型的辐射，且各种辐射的特性是不同的，因此用于加工会产生不同效果。 4.等离子体中两种温度概念电子温度、气体粒子温度。,用这种等离子体处理有机化合物，容易引起分子的离解和结合，即引起各种反应。在染整加工中，则有可能对纤维材料进行改性，或者引起化学试剂、染料等与纤维或相互发生反应，达到一定的加工要求。,5.低温等离子体处理纺织材料，基本上不影响其体积的性质。如果条件选择恰当，被处理的纺织材料温度不会超过100应用范围扩大。,第二节 等离子体的产生方法及等离子体化工技术,应用于高分子领域的等离子体是部

3、分电离了的发光放电等离子体。 电子直接从电源获得能量，温度很高，离子等粒子主要通过跟电子的碰撞获得能量。是一种低温等离子体(low temperature plasma)。,一低温等离子体产生方法： 1.电晕放电（corona discharge低频放电）：在大气压条件（空气介质和通常的气压）下产生的弱电流放电称为电晕放电。它是一种高电场强度、高气压（一个大气压）和低离子密度的低温等离子体。 在对两个电极施加一高电压时便产生电晕放电。 电晕放电产生的等离子体中含有电子、离子、自由基(free radical) 、激发分子和未反应的分子。由于介质是空气，在等离子体中还会形成臭氧和三氧化二氮分子，

4、它们与纤维材料表面作用不仅会产生相关的自由基，还会对纤维材料氧化，增加极性基团(polar group)、发生改性(modification)。,2.辉光放电 (glow discharge高频放电) ：处在电晕放电与微波放电之间的中间范围，比电晕放电的电场强度高，气体压力大，也是一种低温等离子体。 由于压力显著低于大气压，可以减少等离子体相互碰撞，使得自由基寿命长，浓度也较高。另外，辉光放电产生的活性因子（电子等）能量更高、渗透性较电晕放电要强，对处理物的表面改性会更加强烈。放电介质可根据反应需要而选择。 影响辉光放电处理的因素很多：体系中的气压、气体种类以及被处理物质的表面性能等。 辉光放

5、电的形式：可采用交变电场或直流电场。于真空中采用直流电场放电产生的等离子体处理又称为“射流刻蚀”。,二等离子体化工技术,（一）表面改性： 表面改性主要包括表面刻蚀（表面发生氧化分解）、交联（分子链间）和化学改性（如引入新的基团）三方面。,（二）等离子体聚合和接枝聚合 1. 引发有机化合物的气体发生聚合。 2. 等离子体处理高分子物质，使之形成自由基，接着再与自由基可引发的某些单体接触，可发生接枝聚合反应，对高分子物表面改性。,第三节 等离子体技术在染整加工中的应用,一蛋白质纤维等离子体改性,（一）改善羊毛防毡缩性能（降低定向摩檫效应DFE） （二）改善羊毛染色性能（加快上染、提高上染量、匀染性

6、，且有增深效果） （三）兔毛和蚕丝等离子体改性,二纤维素纤维等离子体改性 （一）棉纤维等离子体改性 （二）苎麻纤维等离子体改性,三合成纤维等离子体改性,（一）改善涤纶润湿性、亲水性、粘着性和抗静电性,（二）改善涤纶染色性能和增加颜色深度,（三）其它合成纤维的等离子体改性：如改善丙纶的染色性能,四等离子体聚合和接枝聚合 （一）等离子体聚合 形成自由基的途径：多种，包括： 1. 不饱和的双键或三键的打开。 2. 脱氢、碳碳键的裂解等。,等离子体聚合反应： (1)从聚合开始的连锁反应：和普通聚合反应一样，生成与单体的化学组成一样的聚合物。 (2)阶段聚合：单体在等离子体中裂解为较低的分子，直到裂解为原子，然后再排列组合起来，生成的聚合物的组成与单体不同。这个过程是等离子体特有的。,等离子体接枝聚合大致有四种方法： 1.等离子体表面处理后，隔绝空气，直接与气相单体反应，并称为气相气相接枝处理； 2.经等离子体表面处理后，隔绝空气，直接与液相或溶液状单体反应，并称为气相脱气液相接枝处理； 3.经等离子体表面处理后，置于空气中，使聚合物表面的自由基与氧反应生成过氧化物活性基，然后与液相或溶液状单体反应。按氧化接枝聚合历程