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1、第2 8 卷第l O 期 2 0 0 7 乍1 0 月 纺织学报 J mJ m n f f e x 【l kR e s e a H - h V o l2 8N o 1 0 0 c t 2 0 U 7 文章编号：0 2 5 39 7 2 】( 2 0 0 7 】1 0 一( ) 0 1 5 一 ：) 4 兔毛低温等离子体表面改性 侯大寅I ，李良飞1 ，魏取福2 1 安徽工程科技学院纺纵面荆安徽省高校审电寓骑室，安徽茺湖 2 4 l 0 0 0 2 江南大学生态纺霉l 数骨部重点吏验室，江苏 己锡2 1 4 1 2 2 ) 摘要兔毛纤维表面鳞片层导致兔毛纤维表面非常光滑，纤维之间的摩擦因数小，纤
2、维之间的抱台差，织物容易 掉毛，染色性能币好，故采用低温等离子体技术刘兔毛表面进行改降处理。通过扫描电镜( s F M ) 和c D c A 1 0 0 F 袁面 动态接触角测量仪对政忡后的兔毛纤维进i ，表征与分析。结果艟小：经过等离子体处理后，兔毛纤维表m f 的鳞片 层逐渐消失，纤维表面产生明显刻蚀，兔毛纤维的前进角、后退角明显降低；经过等离子体处理兔毛纤维的卷曲度 得到提高，兔毛纤维的强度基本不变。 关键词低湍等离子体；免毛；改性；动态接触m 中图分类号：r s l 0 23 1 5 文献标识码：A S u r f a c em o d i f i c a t i o no fr a
3、b b i th m rb yl o wt e m p e r a t u r ep l a s m a H 0 uD a v i n l ，L IL i a I l g f c j1 ，w E IQ u f u 2 ( 1 嘶k 6 。r w0 ，n 珧讹f 帆d 厶0 ，肪h 。c 。f 如釉 n h 血删H 押矿m 肿妞yd 以l e ，耽h ，_ n “E 2 4 1 0 0 0 ，矾c 册， 2 yL 6 口础。H 矿璺拓眦e 豫c 如可d 一珏砘k ， 劬了驴z H c 谢 ，如“g 黼洳“。黜蚌，氍赢，如7 铲n2 1 4 1 2 2 ，( 勰肼) A b s t r a c t
4、 T h es u r f 州e “r a b b i th a i ri sc o v e r e dw i t has e d e s “s e r r a L e ds c a l e s ，w h i c hm a k et h e 矗b e rv e r v s m 。o t hont h es u 血o e ，1 0 w 靠b e r 协- “b e rf d c t i o nf a c t o ra n dc o h e s i o nf o r c e ，l o wd y e a b t y ，a n de a 5 yf m l i 培 f r o mf a b c I 抑w
5、t e “l p e r a t u r eg a sp l a s m at r e a t m e n tw a su s e dm rs u d a u em o d i f i c a I i o no fr a b b l th a l r T h eS E M a n dC D C A 1 0 0 Fc o n t a c ta n g l et e s L e rr e v c a l e dt h a h es e r r a l i o n so ft h ef l b e r sw e l tg r a d n a l l yr e m o v c db yp l a s
6、r r 】a t r e a t m e n ta n dt h es u d h c eo ft h es u d j c e0 ft h e6 h e r sw 舢e 【c h e dT h en b c r sc n m pd e g r e ew a s1 m p m v e da n di t s s t r e n 粤hw a ss u b s 协a IJ yr e 俩e d K e yw o r d s J o wt e m p e r a m r ep l a s n l a ；r a b b i l 1 a ；r ；m o d i n c a t i “n ；d y n a
7、m i cc o n t a c ta n g k 兔毛纤维具有柔软蓬松，表而光滑，保暖性好等 特点，但兔毛纤维表面覆盖r 一层非常光滑的鳞片 层，导致纤维之间的摩擦网数小，抱合力差，染色性 差，给产品加工带来困难，而且兔毛织物很容易掉 毛。目前国内外针对兔毛纤维的改性方法主要有： 利用复合改性剂增加兔毛纤维的卷曲和抱台力，提 高可纺性“；利用丝胶溶解将兔毛粘住，降低兔毛织 物的缩水率；2 ；利用生物酶对兔毛纤维进行改件处 理，改善兔毛纺织品的脱毛现象。- ；利用天然高分子 物对兔毛的处理；4 1 等。 等离子体技术对材料的表面改性已得到，4 泛地 重视和应用。低温等离子体列材料改性的方法主要
8、 有3 种：等离子体表而改性( P s T 法) 、等离子体接枝 聚合( P G P 法) 和等离子体聚合沉积( P P D 法) ”。率 文利用P s T 法对兔毛纤维进行改性处理。通过对兔 毛纤维表面进行活化、刻蚀处理，使兔毛纤维表面粗 糙化，增大纤维之训的抱合力，提高兔毛纤维的卷 曲度，降低兔毛纤维的前进角、后退角，从而提高兔 毛纤维的可加工性和服用性能。本文还利用扫描电 镜( s E M ) 对改性前后的兔毛纤维进行微观表征，利 用( ：D c A 1 0 0 F 表面动态接触角测量仪对改性前后 兔毛纤维的接触角进行分析，使实验结果与数据更 收稿日期：2 0 。6 一2 s修回日期：2
9、 0 哪0 6 一。5 基金项目：安徽省自然科学基金资助项目( 0 7 0 4 1 4 1 9 2 ) 作者简介：侯大寅( 1 9 6 2 - 、) ，男，副教授。研究方向为纺织材料改性与功能性纺织品。E m 1 = h 删d 8 y l n 0 1 4 1 s i n o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 1 6 直观。 1 实验部分 纺织学报 1 1 材料 实验原料选用阜阳华源纺织有限公司提供的兔 绒毛，平均直径为1 8 _ 8 n ，平
10、均艮度为3 8 5 c 1 2 仪器 H D 1A 垂直式等离子体处理仪，常州世泰等离 子体技术开发公司；J s M 5 6 0 0 L v 扫描电镜，日本电 子株式会社；c D c A l ( x ) F 表而动态接触角测量仪，英 国c a m l e l 公司；Y G 3 6 2 A 犁纤维卷曲弹性仪， Y G 0 0 l A 1 纤维电子强力仪。 1 3 方 法 采用H D l A 垂直式等离子处理仪对兔毛纤维进 行处理。处理工艺：处理功率为1 0 0 w ，气体压强为 2 0P a ，处理时间分别为l ( ) 、3 0 、6 0s ，处理气体为氧气。 采用J s M - 5 6 【x
11、) L v 扫描电镜对处理前后的兔毛 纤维进行表征。分辨率：高真空35nJ n 低真空 4 5n m 。 采用c D c A 1 0 0 F 表面动态接触角测量仪，依据 w i l I l e l m v6 。1 原理测试处理前后兔毛纤维的动态接 触角。测试液体为去离子水，测试样品长度为 5m m ，测试温度为室温。 采用Y G 3 6 2 A 型纤维卷曲弹性仪和Y G 0 0 1 A 一1 纤维电子强力仪测试处理前后兔毛纤维的卷曲性能 和纤维强力。 2 结果与讨论 第2 8 卷 2 1 兔毛纤维的表面形态 图1 是处理前后兔毛纤维表面的扫描电镜图。 可以看出，没有经过等离子体改陛的兔毛纤维表
12、面 非常光滑，纤维表面的鳞片层呈瓦片状紧密排列，鳞 片_ 早跃条状平行地包覆在兔毛纤维表面，而且鳞片 张角很小。而经过氧气等离子体处理l o 、3 0s 后，兔 毛纤维表面的鳞片层不呈规则状排列，鳞片层已有 图1 兔毛纤维表惭的s E M 魁( 5 ) 破损，纤维表面分布着大小不一的刻痕，说明此时纤心l s E M 一祭d I h t 曲】) i 【b r6 b e 一( a ) 嘶百n a ls h a 昨； 维表面已经被等离子体刻蚀。处理时间延长到6 0s 【b jn e a k d1 0s ；( c ) m m d3 0s ；( d ) a t e d6 0s 时，兔毛纤维表面鳞片层已完
13、全消失，纤维表面只留 离子体处理使兔毛纤维产牛明显的刻蚀，但是这种 下被等离子体刻蚀以后的刻痕n 随着处理时例的延 刻蚀仅仪发生在纤维表面很浅的部分+ 大概只有几 长，兔毛纤维表面的粗糙度也随之增大，这样有利于 百纳米，而兔毛纤维的直径在2 0 ，n 左右，所以不会 提高纤维之间的抱合力，有效地减少兔毛掉毛。等 对纤维主体产牛影响，对兔毛的手感和外观也不会 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 0 期侯大寅等：兔毛低温等离子体表面改- | 生 造成
14、损伤， 2 2 兔毛纤维的表面动态接触角 等离子体处理后兔毛纤维表面动态接触角测 试”结果如图2 所示。 u u 前进角 1 0 00 0 厂一7 荫藉一7 5 00 0 l0 000 01O O20 030 040 0 浸渍棵度m m ( a ) 兔毛厦样 u V 前进角 m 。吖 后退角、_ 0 0O 0 0l0 020 03O O40 0 授豌深度皿 ( b ) 处理1 0s u u - - _ 1 。d 0 L 兰兰弦了 s 。 后退角 最渍深度，m m ( 0 处理3 0s I ) u u u j ： 前进角 、，_ r 一_ _ 浸溃据度抽m 锄妊理8 图2 兔毛纤维表面动态接触角
15、 F i g2 s u t f a c ed y n a m i cc o n t a c ta n 甜e0 fr a b b i th a i r 曲眠 ( a ) ( 蚴1 1 a ls 1 钟；( b ) 讯a 吲1 0s ；( c ) e d3 0s ；( d ) 陆t e d6 08 从图2 可以看出，经过氧气等离子体处理能显 著降低兔毛纤维的前进接触角和后退接触角，经过 l os 处理，兔毛纤维的前进角和后退角有明显的降 低；而经过6 0s 处理，纤维的前进接触角已经降低到 3 0 。左右，后退接触角降低为0 ( 当接触角低于l ( ) 。时， 系统数据自动显示为0 ) 。这说明此
16、时纤维已经完 全润湿。这上要是由于等离子体处理后，兔毛纤维 表面的“蜡质”被刻蚀掉，润湿性能显著提高，有利于 提高兔毛纤维的上染率，改善纤维的染色性能， 2 3 兔毛纤维的卷曲性能 表l 是处理前后兔毛纤维的卷曲度、卷曲回复 率和弹性率。样品加载范围为O 1 0 0 0m N ，最小 分度值为0 0 2n 1 N 。样品处理条件为1 0 0w 2 0P a ， 6 0s 。每个性能指标取2 0 组实验数据的平均值。 表I兔毛纤维的卷曲度、卷曲回复率和弹性率对比 T a b 1C r i m p n e 孵。c n 唧r e c o v e I 了a n d e l 枷c n vo f 瑚b b
17、 nb a i r m m r s 等离子体处理后兔毛纤维的卷曲度增加了 6 4 7 6 ，卷曲回复率提高了5 59 1 ，卷曲弹性率有 所下降。可见等离子体处理后纤维的卷曲度明显增 加，抱合力明显增大，这丰要是兔毛纤维经过等离子 体改性后，表面的摩擦因数和卷曲度增加的结果。 2 4 兔毛纤维的力学性能 利用Y e l A 1 纤维电子强力仪，负荷测量范 围为O 1 0 0c N ，负荷测量分辩率为o 1c N ，使用环 境为1 5 3 ( 1 。样品处理条件勾l o ow ，2 0P a ，6 0s ： 每个性能指标取2 0 组实验数据的平均值。测试结 果如表2 所示。可以看出，经过冷等离子
18、体处理，兔 毛纤维的断裂强力、断裂伸长比变化不火。 表2 改性前后兔毛纤维强力变化 T a b 2 S t r e l l g t h0 fr a b b nh a i r 丘b e 聃 3 结论 1 ) 低温等离子体处理后兔毛纤维表面鳞片层 被刻蚀，随处理时间的延长，兔毛表面的鳞片层逐渐 消失，纤维表面粗糙度增大。 ( 下转第2 2 页) 一弩最垂辞 一堇龌墨蜒 一弩蜒垂鞯 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报 第2 8 卷 3 结论 1 )
19、 与羊毛相比，山羊绒纤维比强度、拉伸模量 高，弹性特征更明显，该力学特件与山羊绒纤维a 一结 晶度高于羊毛相一致。 2 ) 非线性三元件M a n i c h 模型适合拟合l I 羊绒、 羊毛纤维拉伸应力一应变曲线。 3 ) 山羊绒、羊毛纱线在定仲长1 5 的条件下， 应力松弛约2 0s 后残余拉伸应力率与时间对数成负 线胜关系。 4 ) 在同样条件下，山羊绒纱线的拉伸应力松弛 速率慢于羊毛纱线，即山羊绒纱线比羊毛难 定形。 5 ) 在8 0 1 3 0 干热条件下，山羊绒纱线的拉 伸应力松弛速率及定形率均随温度的提高而提高； 当温度高于1 2 0 时，提高不显著。 参考 ：1 【2J 3 4
20、 5 6 ：7 文献： 于伟东，储才元纺织物理：M 上海：中国纺织大学 出版社，2 0 ( 】2 ：7 l 一1 2 2 H e dJWS T h ei I l t e m a d o n a lo ft 1 1 c h a n i 蚰lp m 钟n i e s 甜w o o l 胁e 雌 C 】，l h c e e d l n g s0 ft 】1 e7 “i n t e 丌l a 【l o l l “ W 舯1T e x m eR e s e a w hC o r d e 舢eT 0 k v o ：T h e8 0 c I e N 吖 m 埘s c l e l l c ea n dl e
21、c b n 。l o # v ，1 9 8 5 ：2L 4 2 2 3 F e u g h e l m 卸MM o d e 】f o r f h em e c h a n I c a lp r o p e n l e so ft h e * k e r a t i nc o n e x J T e nR e sJ ，1 9 9 4 ，6 4 ( 4 ) ：2 3 6 2 3 9 侯秀良刘启同，王善元采用w A x D 、D s c 技术研究 山羊绒、羊毛纤维的结晶结构 J 东华大学学报：自 然科学版，2 0 0 4 ，3 0 ( 3 ) ：8 6 8 9 M a n i c hAM U s s
22、 m a nMH ，B r e U aAV j s c o e l a s t i c b e h a v j o ro fp o b p 珊P y l e 鹏曲e r 8 J 1 h tR e RJ ，1 9 9 9 ，6 9 ( 5 ) ：3 2 5 3 3 0 W e a t h e L a IL S I r e s l 且：【a t i o ni nw 0 0 lE h 怖a n e r 憎p l d s t r a i n j ”g J J 0 u m a lo fn d e r d t i 叩o fA s i a nP r o b 聃l n n a l A s 8 i a t i
23、o n s 1 9 9 7 ( 4 J ：3 2 3 9 侯秀良山羊绒纤维结构与热学性能研究 D 上 海：东华大学，2 0 0 2 ：5 0 5 7 _ + 一o _ ”1 一1 一I 。_ 1 + 1 1 l _ 目o “自 ( 上接笫1 7 页) 2 ) 低温等离子体处理后兔毛纤维的前进角和 后退角都有明显降低。当处理时间达到6 0s 时，兔 毛纤维的后退角低于l O 。 3 ) 低温等离子体处理后兔毛纤维的卷曲度和 卷曲回复率明显提高，纤维的强力基本不变。黼 参考文献 ：2 刘建中兔毛改性处理及眭能测试分析 J 天津工 业大学学报，2 0 0 5 ，2 4 ( 1 ) ：3 7 3 8
24、潘福奎，龙曼，高守武利用蝗胶减少兔毛针织物掉 毛量的研究 J 青岛大学学报，2 0 0 l ，1 6 ( 2 ) ：1 4 一1 6 奚柏君，唐立敏，张才前兔毛纤维的酶处理 J 纺 织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 3 ) ：2 l 一2 3 毛志平，冒亚红兔毛纤维的天然高分子物改性 J 印染助剂，2 0 0 2 ，1 9 ( 6 ) ：1 7 2 0 裴晋吕低温等离子体物理化学基础及其应用 ( 一) J 印染，2 ( 】0 5 ( 1 1 ) ：2 0 2 1 w l l l l e l I n y J n h rd i ea b h a “g i g k e l td e r。印i l
25、 h n t a 协 e m a n rd e 8a l c n h o l s b s t i l n zu n d g e 3 谢t d e R b e n e t z t e nf e s k nk 0 7 p e n J jA n nf 啊y 8 i k ，1 9 6 3 ( 1 1 9 ) 1 7 7 2 1 7 黄林锋，魏取福，徐文正等离子体处理丙纶纤维表面 接触角的影响 J 纺织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 2 ) ：6 5 6 7 3 4 5 6 7 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark