摘要：随着社会科技进步、人们生活水平的提高。人们对服装的要求也在不断的改变，对纺织品的性能要求越来越高，由于传统染整过程，带来环境污染，而且处理的效果还不令人很满意。低温等离子体对羊毛织物进行防缩处理、对涤纶织物的处理，提高了涤纶织物的吸湿性、上染率。特别在羊毛的防缩整理中有很大的贡献，同时，不影响羊毛织物的手感。低温等离子体处理织物弥补了化学处理的不足之处，并且实现了零排放，大大的减轻了环境的污染问题，但是低温等离子体处理织物对设备的要求很高，难以投入大量的生产。

　　关键字：低温等离子体、羊毛的防缩整理、等离子体改善涤纶纤维的吸湿性、可染性

　　一 前言

　　等离子体和固体、液体或气体一样，是物质的一种状态，也叫做物质的第四态。对气体施加足够的能量使之离化便成为等离子状态。等离子体的“活性”组分包括：离子、电子、活性基团、激发态的核素(亚稳态)、光子等。等离子体清洗机就是通过利用这些活性组分的性质来处理样品表面，从而实现清洁、改性、光刻胶灰化等目的[1]。低温等离子体在纺织上的主要应用有改善羊毛防毡缩性能、改善羊毛染色性能、兔毛和蚕丝等离子体改性、纤维素纤维改性(棉纤维等离子体改性、苎麻纤维等离子体改性)、合成纤维等离子体改性(涤纶的等离子体改性——改善润湿性、亲水性、粘着性和抗静电性、改善染色性能和增加颜色深度)、其他合成纤维的等离子体改性、等离子体聚合和接枝聚合等等应用。

　　二 等离子体及其作用原理

　　等离子体改性高分子材料的方法主要有3种一是主要对材料表面或极薄表层进行活化、刻蚀处理;二是首先使处理表面活化并引入活性基团，然后在此基础上运用接枝方法在原表面上形成许多支链构成新表层;三是运用气相聚合物沉积到处理表面上形成薄膜。在等离子体发生器中，除了等电量的正、负粒子外，还存在许多化学活性物质及其因辐射消散而发出的不同波长的光子。等离子体的能量可通过光辐射、中性分子流和离子流作用于聚合物表面。

　　等离子体中的分子、原子和离子渗入到材料表面，同时材料表面的原子逸入等离子体中。这个过程可以使纤维表层的大分子链断裂，呈微观不平的粗糙状态，为进一步改性创造条件，或在表面生成离子、自由基团而改变纤维表面的亲水性、渗透性、导电性以及分子量等。另外，聚合物表面的结晶相和无定形相的比例也可能发生变化，从而有利于纤维的后续加工。应用于等离子体技术的气体有多种，应用不同的气体可获得不同的效果。人工获得等离子体的方法主要有热电离、光电离、气体放电、辐射放电、冲击波等。工业制取等离子体以气体放电为主。等离子体分类有各种方法，大多数将其分为高温等离子体和低温等离子体。纺织染整加工主要应用低温等离子体(Low Temperature Plasma)，它又称非平衡等离子体[2]。

　　1 低温等离子体处理羊毛织物

　　羊毛是一种天然蛋白质纤维，它具有诸多优良的特性，如光泽柔和\良好的弹性、耐磨性、吸湿性既保暖性等等，但是也有很多不足之处，如羊毛织物易毡缩变形。所以人们的想办法改善羊毛纤维的毡缩性。传统的处理羊毛鳞片层往往需要用含氯的氧化剂，处理过程会产生AOX(可吸的有机卤素)，对环境造成的污染比较严重。而低温等离子体技术是干式反应体系，节水节能、环境污染少，处理仅仅涉及纤维的表面，不会破会纤维自身的性质，不会影响羊毛纤维的手感，理论上是可以的。

　　1.1 低温等离子体处理羊毛的鳞片层改善防缩性

　　羊毛纤维表面生长的鳞片，因而具有定向的摩擦效应，所以羊毛防缩绒性。羊毛的防缩处理的方法之一就是剥掉鳞片层，而低温等离子体处理则可以得到非常好的防缩效果。无论是在氧等离子体还是在四氟化碳的等离子体中，经低温等离子体处理的羊毛纤维，与未处理的羊毛一样保留着鳞片层。不会影响羊毛的手感，在低温等离子体处理羊毛表面的同时，也会发生一定的刻蚀作用[2]。实验证明在输出功率300W、气体的压力133.3Pa (1Torr )的条件下，经过等离子处理30 min后，羊毛纤维的表面几乎没有损伤，然而有很好的防缩性，同时纤维表面的鳞片状态与未处理的羊毛相比并未看出差异，但摩擦系数确有非常大的变化[5]。所以这样的处理能达到羊毛纤维的防缩。

　　经过低温等离子体处理的羊毛纤维，用扫描电子显微镜观察(放大3000倍)发现,鳞片主体基本完整，而大多数鳞片尖角芒刺被打钝鳞片“起翘角”变小。进一步放大(10000倍)观察，可见羊毛纤维鳞片表面在等离子体处理时被刻蚀的大量痕迹[2]。这种表面微观粗糙度的增加和纤维抱合时接触面积的增加，导致了纤维表面摩擦系数的提高。羊毛经低温等离子体处理后，虽然正逆鳞片方向的湿摩擦系数(μ1,μ2)均有所提高，但是定向摩擦效应却减小了，因而所得的产物的防缩性大大的提高了。

　　1.2 等离子处理改善羊毛织物吸湿性

　　在低温等离子体(LTP)作用下，织物的中性表面变成极性表面，这是因为表面的刻蚀增加了羊毛纤维表面亲水性基团的含量。羊毛表层的胱氨酸转变为磺基丙氨酸，是增加对水的吸附作用的主要原因。另外，除了降低羊毛表层交联密度，增加磺基丙氨酸以外，内表皮和鳞片层细胞膜的复合物也被改性，因而加快了水分子的扩散。通过低温等离子处理羊毛表面的吸附作用也可以通过提高纤维和水之间的氢键作用来改善。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，从而改善了纤维的抗静电性。

　　1.3等离子体处理提高织物的可染性

　　研究表明低温等离子体处理后样品的初染速率比未处理样品的大。因为未处理样品和处理后样品的SEM照片表明处理后样品纤维表面有一些凹槽。纤维表面的这种改变使得染料容易在纤维中扩散，因此，纤维的上染速率和匀染性提高了。但平衡上染率没有显著的变化，因为羊毛纤维上存在的染座对平衡上染率起决定性作用。由于染座和羊毛纤维的内部结构有关，纤维内部结构的改变都将影响染座的数量。而低温等离子体仅仅能在纤维表面刻蚀，还不足以改变纤维的整个内部结构。所以，低温等离子处理后纤维上大多数染座是保持不变。羊毛纤维表面发生刻蚀后，形成大量的凸凹不平或裂纹，入射光在表面发生多次反射和吸收，大大提高吸收效率，对色光起到增深作用。

　　2 等离子体处理涤纶织物

　　涤纶织物具有较高的强度与弹性恢复能力。因此，其坚牢耐用、抗皱免烫。涤纶织物吸湿性较差，穿着有闷热感，同时易带静电、沾污灰尘，影响美观和舒适性。不过洗后极易干燥，且湿强几乎不下降，不变形，有良好的洗可穿性能。涤纶是合纤织物中耐热性最好的面料，具有热塑性。同时，涤纶织物的抗熔性较差，遇着烟灰、火星等易形成孔洞。涤纶织物的耐光性较好，除比腈纶差外，其耐晒能力胜过天然纤维织物。尤其是在玻璃后面的耐晒能力很好，几乎与腈纶不相上下。涤纶织物耐各种化学品性能良好。酸、碱对其破坏程度都不大，同时不怕霉菌、不怕虫蛀。但是从涤纶织物的大分子结构上看，结晶度较高不利于染色，目前只能用分散染料在高温高压、热熔的条件下染色。利用低温等离子体处理提高涤纶织物的上染率，改善织物的手感[3]。

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