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1、第2 5 卷第4 期 2 0 0 4 年8 月 纺织学报 J o u m a lo f7 r e x t i l eR e s e a r c h V o 】2 5 N o ，4 A u g ，2 0 0 4 氧等离子体对丙纶涂料印花性能的研究 梁静戴瑾瑾 ( 东华大学国家染整工程技术研究中心，上海，2 0 0 0 5 1 ) 摘要：采用氧等离子体处理，对丙纶进行表面改性，提高丙纶的涂料印花牢度。通过实验研究氧等离子体处理条件对丙纶涂料 印花性能的影响，采用s E M 和x P s 测试方法，观察丙纶等离子体处理前后表面形态和化学结构的变化。 关键词：丙纶等离子体涂料印花牢度手感 中闰分类号：
2、T s1 9 4 4 3文献标识码：A文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 4 ) 0 L 4 0 0 5 1 0 3 鉴于丙纶织物的表面特性，解决其印花问题，要 对其进行表面改性。对纺织品表面改性，传统上采 用化学方法，但化学方法处理纺织材料，往往会改变 纺织品的特性，并且会造成环境污染2o 。等离子体 处理由于具有工艺简单、适用各种纤维、无污染、对 处理材料无损伤( 处理深度只有表面l O m 厚) 等 特点心q 一，被应用于纺织品材料加工中。等离子体 能够通过表面刻蚀、表面活化、形成交联结构层、链 的断裂及氧化作用5o 对纺织品进行改性。 对丙纶织物来说，其涂料印花的
3、机理主要是靠 粘合剂的作用，使颜料附着在织物表面上，而丙纶织 物本身，与粘合剂、颜料都不存在链的结合，因此，丙 纶织物的涂料印花牢度往往比较差。根据氧等离子 体处理改善高分子材料粘结性所取得的成果，把等 离子体处理应用到丙纶的表面改性上，通过表面改 性，改善丙纶织物表面的粘结性能，增加其与粘合剂 之间的粘结强力，从而改善其涂料印花性能。 1 实验部分 1 1 实验材料及设备 1 1 1 实验材料丙纶机织物；粘合剂海立柴林 T O w 、交联剂路平妥c F 、柔软剂路平莫V s 、增稠剂 路得素H I r I 、( 以上均由B A s F 公司提供) 、颜料浆 u N I s P E R s E
4、B L U EB ( c i b a 公司提供) 。 1 1 2 实验设备C D 4 0 0 P c 型等离子体处理仪 ( E u R O P L A S M A 公司) ；M i n iM D FR2 8 6 型磁棒筛网 印花机( J o h a n n e sZ i m m e r 公司) ；A A T C CC r o c k m e t e r ( J a n e sH H e a l eC o L t d ) ；Y 5 7 1 0 型刷洗牢度仪( 温州 纺织仪器厂) ；J s M 5 6 0 0 L V 扫描电镜( J E O L 日本电子 株式会社) ；x P s 测试仪( 英国v
5、 GE s c A L A B ， M K ) 。 1 2 实验方法 1 2 1 等离子体处理条件 气体：O ：；功率：1 0 0w ， 2 0 0W ，3 0 0W ；时间3 0s ，6 0s ，1 8 0s ；流量： 3 0m L m l n ，6 【Jm L m i n ，l Z Um 工m i n 。 1 2 2 涂料印花配方交联剂1 0 ；增稠剂 2 5 ；柔软剂2 5 ；粘合剂5 0 ；氨水0 5 ；颜 料1 5 。 1 2 3实验工艺 氧等离子体处理一磁棒印花 ( 压力6 档，速度1 1 7c m s ，磁棒直径3 5m m ) 一 预烘( 5 0 ) 一焙烘( 1 3 0 ，3
6、m i n ) 。 1 3 性能测试方法 干、湿摩擦牢度用A A T c c 实验方法；刷洗牢度 采用国标G B T4 2 0 一9 0 法；硬挺度采用国标z B w 0 4 0 0 3 8 7 法；表面粗糙度：s E M 法；表面化学基团： X P S 法。 2 结果与讨论 2 1 处理条件对丙纶织物涂料印花性能的影响 高分子材料经等离子体处理后，表面会接上一 些极性基团，同时其表面粗糙度也有所增加。高 分子材料表面极性基团的多少，以及表面的粗糙程 度都会影响到高分子材料的粘结性能。5 6 1 。而这2 个因素都和等离子体处理的功率、时间、流量有一定 的依赖关系。因此通过改变等离子体处理的这
7、3 个 参数，来研究丙纶涂料印花性能变化的规律。同时， 根据丙纶印花织物的各种牢度值，找出最佳的处理 条件。表1 ，表2 分别给出了时间、功率、流量的变 化对丙纶印花织物各项牢度及硬挺度的影响。 从表1 中看出，当处理功率在1 0 0w 和2 0 0w 时，等离子体处理并没有提高丙纶印花织物的干、湿 摩擦牢度，只有当功率达到3 0 0w 、1 8 0s 时，干、湿摩 擦牢度才开始提高，但提高的幅度并不大。而刷洗 牢度，当功率在1 0 0w 、2 0 0w 、3 0 0w 时，都随处理时 间的增加而明显提高，并且当处理条件达到2 0 0w 、 1 8 0s 及3 0 0w 、1 8 0s 时，其
8、刷洗牢度比未经等离子 体处理的丙纶印花织物的刷洗牢度提高了2 级。同 时，从流量变化的数据看出，干、湿摩擦牢度和刷洗 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【5 2 】 纺织学报 2 0 0 4 年第4 期 牢度都随处理气体流量的增大而有所降低，也就是 说，在一定范围内，等离子体处理气体流量越小，等 离子体处理的效果会越好，但与功率和时间变化的 规律相比，流量对丙纶印花织物的牢度影响较小。 衰l 时间和功率对丙纶印花织物牢度及硬挺度的影响 ( w )(
9、s )( 级)( 级) ( 级) ( 1 0 “。g - m ) 未处理02 3 226 0 0 4 1 3 02 32 2 9 0 7 0 8 1 0 06 02 322 38 0 5 6 7 1 8 0 2 322 39 0 2 1 3 3 0 2 322 39 2 0 0 9 2 0 06 02 32 3 7 9 2 3 6 1 8 02 3247 3 8 9 6 3 02 3237 0 6 7 3 3 0 06 02 323 47 6 4 6 8 1 8 032 348 1 0 5 6 注：流量3 0m L n l i n 衰2 流量对丙印花织物牢度及硬挺度的影响 氧气流量干摩擦湿摩擦
10、刷洗抗弯刚度 竺型竺虫! 堡! 堡! 墨! ! ! ：! ! g ：里2 3 032 348 1 0 5 6 6 02 3247 6 4 6 8 1 2 02 323 47 6 0 6 注：功率3 0 0w ，时间1 8 0s 丙纶印花织物干、湿摩擦牢度和刷洗牢度随等 离子体处理条件变化而变化的不同规律，可能与涂 料印花中粘合剂的作用机理有关。涂料印花浆中， 粘合剂的作用就是将丙纶织物和颜料连接在一起， 因此，粘合剂的作用一部分作用于织物上，一部分作 用于颜料上。对于干、湿摩擦来说，其主要表现的是 粘合剂对颜料的作用强度，而刷洗牢度能表现出粘 合剂对织物的作用强度。而等离子体处理是对织物 表面
11、的改性，所以虽然它能够提高粘合剂与织物交 界面的粘结力，却不能提高粘合剂和颜料之间的作 用力。因此表现在丙纶印花牢度上，就是等离子体 处理能够明显提高丙纶印花织物的刷洗牢度，而对 干、湿摩擦牢度，只有当等离子处理条件比较剧烈的 时候，才有较小的提高。 总的来说，丙纶织物经氧等离子体前处理后，其 涂料印花各项牢度会有所提高，并且等离子体处理 的时间越长，功率越大，流量越小其处理效果越好。 由于等离子体处理的复杂性以及影响手感的因 素很多，从实验数据上不能很好的体现手感随处理条 件变化而变化的规律，但从表中数据看到，丙纶印花 织物经等离子体处理后，织物的手感有变差的趋势。 2 2 不同粘合剂浓度对
12、丙纶印花性能的影响 通过实验看出，等离子体处理能明显提高丙纶 织物涂料印花的刷洗牢度，但干、湿摩擦牢度提高却 很小，不能达到较高的牢度要求，因此我们期望通过 改变粘合剂的用量，并结合等离子体的处理来提高 丙纶印花织物的各项牢度。 衰3 粘合剂用量对丙纶印花织物牢度的影响 注：等离子体处理功率3 0 0w ，时间3m i n ，流量3 0m u m i n ，交联 剂1 O ，柔软剂2 5 ，增稠剂2 5 从表3 数据看到，丙纶印花织物的干、湿摩擦牢 度和刷洗牢度都随着粘合剂用量的增加而提高。经 过等离子体处理的丙纶印花织物其各项牢度都比未 处理的丙纶印花织物高，当粘合剂用量达到1 0 0 时，
13、各项牢度比未经过等离子体处理的丙纶印花织 物的牢度有很大提高，甚至高于粘合剂用量为 1 5 O 的未处理的丙纶印花织物的牢度。但当粘合 剂浓度再提高时，其各项牢度不再有明显提高。 通过比较经不同等离子体处理条件处理后的丙 纶印花织物的性能，及等离子体处理前后丙纶印花 织物的性能，认为控制等离子体处理条件及涂料浆 中各组分的用量，能够提高丙纶涂料印花织物的性 能，解决丙纶织物的印花问题。 2 3 氧等离子体处理前后丙纶织物的表面形态和 化学结构 高分子材料经等离子体处理后，其表面会发生 化学和物理变化，就是这种变化导致高分子材料的 粘结性能改变。因此，可通过观察丙纶织物经氧等 离子体处理前后表面
14、形态及化学结构的变化来说明 丙纶涂料印花织物各项牢度提高的原因。图l 给出 了不同条件下丙纶的S E M 照片。 ( a ) 未经处理的P p 纤维( b ) 氧气处理后的P P 纤维( b ) 氧气处理后的P P 纤维 条件：1 0 0 W 3 0 m L ，m i n ，条件：3 0 0 w ，3 0 m L ，m i n ， 3 0 s1 8 0 s 图1 不同条件下丙纶的s E M 照片 从图l 中可见，丙纶纤维经氧等离子体处理后， 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove t
15、he watermark 2 0 0 4 年第4 期 纺织学报【5 3 】 其表面粗糙度明显变大，并且其粗糙度随着处理的 时间、功率的增加而增大。该结果和前面所做的丙 纶印花织物的牢度随等离子体处理时间、功率变化 而变化的规律一样。显而易见，氧等离子体处理能 够提高丙纶涂料印花的牢度，并和等离子体处理对 织物表面的刻蚀作用有关。由于纤维被高能粒子攻 击发生刻蚀，纤维表面毛糙度大大增加，比表面积增 大，使粘合剂在丙纶织物表面得以很好地铺展和接 触，从而提高了粘合剂与丙纶织物之间的粘结强度。 表现在涂料印花性能上，就是提高了丙纶的涂料印 花各项牢度，并且提高的幅度随着刻蚀程度的增加 而增加。 将丙
16、纶织物进行x P S 测试，所得数据见表4 。 显然，经过等离子体处理后的丙纶织物，氧含量有很 大提高，并且在很短的时间内( 3 0s ) 就从5 2 2 提 高到1 5 4 6 ，当处理时间增大到1 8 0s ，功率增大到 3 0 0W 时，氧含量达到了2 5 1 3 。同时，丙纶纤维 表面o ，c 的比值在处理前后也有明显的提高，并随 着处理时间和功率的增大而增大，这个变化结果与 前面所做的丙纶织物涂料印花牢度随等离子体处理 条件变化而变化的规律相同。丙纶纤维表面O 元 素含量的变化以及丙纶织物涂料印花牢度的变化， 经分析可能是由于丙纶织物经氧等离子体处理后， 衰4 等离子体处理对丙纶表面
17、元素含量的影响 3结论 1 等离子体处理能够提高丙纶织物的涂料印 花各项牢度，结合适当的粘合剂用量，可以使丙纶涂 料印花织物达到较高的牢度值。本实验中，经氧等 离子体处理后的丙纶印花织物刷洗牢度比未处理的 印花布提高大约2 级，干、湿摩擦牢度提高了0 5 级 左右，但印花织物的硬挺度有所上升。 2 等离子体处理时的功率越大、时间越长、流 量越小，丙纶涂料印花织物的各项牢度越好。 3 丙纶织物经氧等离子体处理，被高能粒子轰 击发生刻蚀，纤维表面粗糙度会增加，比表面积增 大，从而提高了粘合剂与丙纶纤维之间的粘结强度， 进而提高了丙纶涂料印花的各项牢度。 4 等离子体处理丙纶织物，使得丙纶织物表面 产生氧化反应，在织物表面引起含氧基团，例如羧 基、过氧化氢基、羰基以及羟基等，使丙纶织物的润 湿性提高，从而使粘合剂更好的在纤维表面进行铺 展，增大接触面，提高粘合剂与丙纶纤维之间的粘结 强度，因此提高丙纶涂料印花的各项牢度。 5 丙纶织物经氧等离子体处理，引入了能与粘 合剂发生化学反应的极性基团，从而提高粘合剂与 丙纶纤维之间的粘结强度，进而提高丙纶涂料印花 的各项牢度。 参考文献 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark