低温等离子体处理对芳纶染色性能的探讨

由于芳纶具有很高的玻璃化温度和结晶度,致使芳纶纤维染色非常困难.低温等离子体对芳纶纤维表面进行处理有可能解决芳纶染深色的问题.利用低温等离子体设备在不同工艺条件下,对芳纶织物进行表面改性,并优化最佳工艺条件;通过对处理前后芳纶纤维的机械性能、化学性能的测试,纤维表面结构对比分析等,找出亲水性的基团.因此,本实验在研究低温等离子体对芳纶表面改性处理的前提下,研究其物理化学性能的变化以及探讨低温等离子体处理芳纶织物前后染色性能的变化.本课题的研究将解决芳纶染色的难题,为芳纶的开发应用有积极的推动作用.     

牦牛毛的低温等离子体表面改性

为了改善牦牛毛纤维的表面性能,提高其染色性能,研究了低温等离子体表面改性处理牦牛毛对其表面性能的影响。通过SEM分析了处理前后纤维表面形貌的变化,探讨了经氧气和空气等离子体分别处理后,牦牛毛的拉伸强度和染色性能的变化。结果表明,低温等离子体表面改性处理能够刻蚀牦牛毛纤维表面的鳞片,而且空气等离子体的刻蚀效果优于氧气等离子体的刻蚀效果;等离子体处理提高了牦牛毛纤维的染色速率以及染色上染率,同时保持其物理性能即拉伸强度不变。     

低温等离子体处理对芳纶性能的影响

对芳纶进行低温等离子体处理,通过扫描电镜和XPS分析观察芳纶经等离子体处理前后表面结构及物化性能的变化情况。研究结果表明:经等离子体处理后,芳纶表面产生刻蚀效应,碳—氧键增多;在保证单纤强力变化不大的情况下,纤维的摩擦性和亲水性能提高。     

本期内容浅析

本期共刊出论文十余篇。在《专论与综述》栏目中刊出的《低温等离子体处理对芳纶染色性能的探讨》一文中,作者阐述了等离子体的作用原理和芳纶的结构特性,即芳纶纤维大分子结构紧密,结晶度较大,玻璃化温度很高,没有亲和基团等,上染率很低,经低温等离子体处理后,纤维表面发生部分分子链的断裂,表面产生极性基团,因其刻蚀作用仅限于纤维表面100nm范围内,因此对纤维整体性能影响极小。     

DBD等离子体处理芳纶织物的表面性能

为改善芳纶织物的表面黏结性能,采用常压氩气介质阻挡放电(DBD)等离子体处理对芳纶织物进行表面改性,研究处理时间对芳纶织物的表面形貌、表面化学成分、润湿性能、单纱断裂强力和剥离强度的影响规律。结果表明:DBD等离子体处理后,芳纶纤维的表面被刻蚀,粗糙程度明显增加;纤维表面氧、氮极性基团含量增加;纤维的表面润湿性和黏结性能均显著提高,且在处理时间为60 s时达到最优;等离子体处理对芳纶织物断裂强力的影响较小。     

辉光和电晕低温等离子处理对羊毛表面性能的改性研究

讨论了等离子体技术的基本原理及在羊毛纤维表面处理上的应用,采用低温辉光等离子处理和低温射频单电极大气压放电处理2种不同的方法分别对羊毛纤维进行了处理,比较了不同的等离子体处理条件下处理后的羊毛纤维拉伸断裂强度、摩擦性能.应用拉曼光谱、扫描电镜(SEM)对等离子体处理后羊毛纤维的结构与性能进行了细致的研究.实验结果表明,经不同条件的等离子体处理后,羊毛纤维表面出现了不同程度的物理与化学刻蚀作用,纤维的表面性能得到了较大改善.     

等离子体预处理的芳纶织物涂料印花性能

采用空气等离子体低压辉光放电处理,对芳纶纤维表面进行改性,然后进行涂料印花。试验发现,等离子体处理后芳纶纱线的拉伸强力略有增加,对亚甲基蓝阳离子染料的吸附量增加。芳纶织物经涂料印花后,干、湿摩擦牢度及耐刷洗牢度均有提高。采用扫描电子显微镜(SEM)观察处理前后的纤维表面形态,发现经等离子体处理后纤维有明显刻蚀现象。利用X射线光电子能谱(XPS)分析等离子体处理前后的纤维表面元素组成,发现空气等离子体处理后在纱线的表面引入—COOH基团,含氧基团总量增加了44.24%。     

改性芳纶与环氧树脂复合体的制备及其防刺性能

为提升芳纶织物的防穿刺效果,采用氧等离子体表面处理技术改性的芳纶1414织物与环氧树脂复合制备环氧芳纶复合体。分析了等离子体处理对织物功能改性的影响,研究了环氧树脂涂覆织物后复合体的防刺性能。结果表明:采用氧等离子体处理,在处理功率为600 W、处理18 min时,织物表面纤维刻蚀明显,含氧基团增多,润湿性提高,但织物拉伸强度有所下降;当环氧树脂涂覆在等离子体改性后的芳纶织物上,树脂中环氧基团与芳纶中含氧活性基团键合牢固,复合体黏结强度较好,拉伸强度较未经处理的芳纶织物增加了7.89%,复合体防穿刺效果较普通芳纶1414织物提升显著,且多层组合结构的防刺效果更优异。     

低温等离子体改性芳纶表面的XPS分析

采用XPS表面表征技术对等离子体处理的芳纶纤维表面化学组成进行了分析。结果表明:随着等离子体处理时间的增加,芳纶表面碳元素含量下降,氮元素的含量总体上变化不大,芳纶表面碳元素含量的下降,印证了氧元素含量的增加。在实验范围内,随着等离子体处理时间的增加,含氧基团(—C—OH、C O、—COO—、—COOH)的总量呈现上升趋势,因此等离子体对芳纶纤维表面的化学作用以及物理刻蚀均有利于芳纶纤维界面性质的改善,有利于其与橡胶等基体的黏合作用。研究结果可为芳纶纤维的应用提供理论依据。     

常压等离子体处理对羊毛纤维表面性能的影响

随着人们环保意识的提高,等离子体技术以其高效和对环境友好的特点受到关注.采用常压低温等离子体对羊毛纤维进行处理,运用扫描电镜和单纤维动态接触角张力仪对常压低温等离子体处理前后羊毛纤维表面形态和润湿性进行表征,讨论了不同处理时间对羊毛纤维表面性能的影响.结果表明:经常压等离子体处理后,羊毛纤维表面发生了刻蚀作用,纤维的润湿性得到改善;随着处理时间的延长,刻蚀作用逐渐加强,纤维的润湿性显著提高.     

芳纶纤维的冷等离子体处理及其老化性能

为改善芳纶纤维与树脂基体之间的黏结性,采用氮气冷等离子体技术对芳纶纤维进行改性,借助扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪及接触角测量仪观察和分析纤维的表面形貌、化学组分、表面润湿性及表面能的变化。结果表明：样品处理后24 h内,纤维表面粗糙度提高,C 含量减少,N 和 O 含量增加,接触角由疏水转变为亲水,表面能增大;随着放置时间的延长,纤维表面粗糙度保持不变,非极性基团C—C 和C—H 含量增加,极性基团C—N、C—O 和NH—CO 含量减少,表面能降低,接触角增大,最后趋于稳定;放置28d后,接触角比未处理纤维降低了27.8°,表面能提升了87%,表明冷等离子体对表面的刻蚀和改性是永久的。     

聚苯硫醚纤维表面低温等离子体改性

采用空气辉光低温等离子体技术对聚苯硫醚(PPS)纤维进行表面改性,利用XPS、SEM等方法探讨了改性前后纤维表面形态结构和组成的变化。实验发现通过等离子体处理后纤维亲水性有明显提高,XPS分析表明,其原因是经等离子体处理后,纤维表面被刻蚀并且增加了含硫极性基团。     

FRP-水泥砂浆抗弯性能的研究

利用三点弯研究了水泥砂浆外贴碳纤维和芳纶纤维片材后的抗弯性能,并对2种纤维进行表面处理,探讨纤维的表面处理对FRP水泥砂浆体系抗弯性能的影响。结果表明,用等离子体分别对碳纤维和芳纶纤维进行表面处理,CFRP和AFRP水泥砂浆的最大断裂载荷都能显著提高,而且构件在受弯过程中没有发生剥离破坏,FRP被拉断,纤维高强的特点得到充分发挥。     

纸浆纤维低温等离子体改性对纸页强度的影响

研究了空气低温等离子体处理杉木CTMP、杨木CTMP和银星牌针叶木BKP对纸页物理强度的影响,并利用X-ray、XPS和SEM研究了处理前后杉木CTMP纤维结构与表面性质的变化。结果表明：低温等离子体处理后纤维结晶度略有下降,纸页湿抗张指数明显提高,抗张指数及零距抗张指数变化不大;等离子体处理对纤维表面有一定的氧化作用,可以部分脱除纤维表面的抽提物及木素。     

介质阻挡放电对水龙带增强层黏结性能的影响

针对水龙带增强层高强涤纶管状织物与三元乙丙橡胶内衬黏结性能差的问题,采用介质阻挡放电(DBD)等离子体对高强涤纶管状织物表面进行处理,研究了处理时间对纤维表面形貌和化学组成、丝束断裂强力、织物芯吸高度及剥离强度的影响。结果表明:经DBD等离子体处理后,高强涤纶表面产生明显的刻蚀痕迹,纤维表面极性官能团增加,织物芯吸高度增加,丝束断裂强力随处理时间的延长而下降;处理时间为60 s时,强度损失率为3.9%;处理后高强涤纶管状织物与三元乙丙橡胶内衬的黏结性能得到显著改善,处理时间为60 s时,剥离强度提升35.1%。     

等离子体处理对原棉织物亲水性的影响

为了改善原棉织物的亲水性能,本文研究了等离子体处理参数对原棉织物表面性能的影响。主要探讨了等离子处理时间、处理功率和处理距离,如何影响原棉织物芯吸效应。XPS分析结果发现,原棉织物经等离子体处理后,C-O-H、C=O、O-C=O键的数量大大增加,润湿性能得到了显著提高。原棉织物的芯吸高度随着处理时间的增加而提高,当超过25s后,芯吸高度增加的量减小。当增加处理功率时,原棉织物的芯吸高度也随之增加。原棉织物的芯吸高度随着处理距离的增加而减小。纱线拉伸试验结果表明原棉纱线的拉伸强度在不同程度上随着等离子体处理时间的增加而增强。     

低温等离子体改善聚酰亚胺纤维亲水性研究

采用空气辉光低温等离子体技术对聚酰亚胺(P84)纤维进行表面改性,利用XPS、SEM等方法探讨了改性前后纤维表面形态结构和组成的变化。实验发现,通过等离子体处理后纤维亲水性有明显提高。XPS分析表明,其原因是经等离子体处理后,纤维表面被刻蚀并且增加了含氧极性基团。