等離子體處理滌綸無紡過濾布拒水拒油泡沫整理

李 娟 娟，崔 永 珠，呂 麗 華，王 曉

（大連工業(yè)大學(xué) 紡織與材料工程學(xué)院，遼寧 大連 116034）

0 引 言

等離子體是一種清潔整理技術(shù)，利用等離子體照射滌綸無紡過濾布，其中的電子、原子、離子等可對(duì)其表面進(jìn)行刻蝕，處理后的滌綸無紡過濾布和含氟拒水拒油整理劑能夠快速地黏結(jié)，黏合強(qiáng)度增大，使整理劑能夠牢固地固著在織物上表面，由于等離子表面處理僅涉及50～100nm，因此對(duì)織物原有的物理機(jī)械性能基本無影響［1－2］。傳統(tǒng)的拒水拒油后整理通過浸軋工藝達(dá)到目的，但是，此方法耗水、耗能、耗化學(xué)試劑，環(huán)境污染嚴(yán)重，不符合綠色染整節(jié)能減排的觀念［3］。因此，泡沫整理作為一項(xiàng)低給液高節(jié)能的加工技術(shù)備受重視和青睞。本實(shí)驗(yàn)利用等離子體對(duì)滌綸無紡過濾布表面進(jìn)行預(yù)處理，再利用泡沫整理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行拒水拒油整理，并探討了整理工藝處理后各項(xiàng)性能的變化。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

滌綸無紡過濾布，克重500g／m2；十二烷基硫酸鈉（SDS）；羥甲纖維素鈉（CMC）；羥乙基纖維素（HEC）；海藻酸鈉；氯化鈉；含氟拒水拒油整理劑TF－4105，含固量21.6%；黏合劑PA；滲透劑；二甲基甲酰胺等。

YG461E 電腦式透氣性測試儀，TH－8102S伺服電腦式萬能材料強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)，KRUSS 靜滴接觸角／界面張力測試儀，低溫等離子體改性實(shí)驗(yàn)儀，SD－400染色試樣小軋車等。

1.2 方 法

1.2.1 整理工藝路線

滌綸過濾布預(yù)處理→等離子體預(yù)處理→拒水拒油泡沫整理液配制→機(jī)械發(fā)泡→刮刀涂覆泡沫→壓輥壓泡→預(yù)烘（100 ℃，3min）→焙烘（140 ℃，5min）→性能測試。

1.2.2 樣品預(yù)處理

用二甲基甲酰胺溶劑浸泡滌綸無紡過濾布60min［4］，再利用超聲波清洗機(jī)［5］清洗30min，溫度為60 ℃，水洗后，放在烘箱中80 ℃烘干。

1.2.3 等離子體處理

利用低溫等離子體改性試驗(yàn)儀對(duì)預(yù)處理過的滌綸無紡過濾布進(jìn)行表面刻蝕改性，真空度為0.04 MPa，時(shí)間為3min。

1.2.4 拒水拒油泡沫整理

配制泡沫整理液：含氟拒水拒油整理劑TF－4105［6］50%，SDS 10%，CMC 2%，海藻酸鈉1%，HEC 1%，黏合劑PA 5%，滲透劑2%，氯化鈉30g／L。

將等離子體預(yù)處理過的過濾布采用泡沫整理液進(jìn)行整理，烘干后檢測其物理化學(xué)性能的變化。

1.3 性能測試

1.3.1 拒水拒油泡沫整理劑體系

采用機(jī)械攪拌法起泡，以起泡的體積、半衰期和泡沫密度作為性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。分別將50 mL發(fā)泡劑和水的混合溶液倒入250mL 帶有刻度的燒杯中，在1 000r／min轉(zhuǎn)速下攪拌5min，記下泡沫的體積，并計(jì)算泡沫的半衰期。此方法簡單方便，重現(xiàn)性較好，并且形成的泡沫均勻細(xì)密，能夠較準(zhǔn)確地反映發(fā)泡劑的發(fā)泡能力及穩(wěn)定時(shí)間［8］。

1.3.2 接觸角

采用KRUSS靜滴接觸角／界面張力測試儀測試其對(duì)水、對(duì)油的接觸角。需要先測量過濾布的潤濕周長，再測量接觸角。

1.3.3 強(qiáng)力和透氣性

采用GB／T 3923.1—1997，在萬能強(qiáng)力試驗(yàn)儀上測試原過濾布樣與整理后的過濾布樣強(qiáng)力。采用標(biāo)準(zhǔn)GB／T 5453—1997，以兩面壓強(qiáng)為200Pa時(shí)的透氣量表示。將原過濾布樣與整理后的過濾布樣在電腦式透氣儀上進(jìn)行測試。

1.3.4 耐洗性

采用GB／T 8629—2001，洗滌劑用量為1.7g／L，洗滌條件為（40±2）℃，在家用洗衣機(jī)上洗滌，每次5min，60 ℃烘箱烘干。測量對(duì)水和油的接觸角后進(jìn)行下一次洗滌，共洗滌10次。

1.3.5 SEM 和紅外光譜分析

采用JSM－6460LV SEM 掃描電子顯微鏡觀察分析未經(jīng)處理、等離子體處理和泡沫整理后的滌綸無紡過濾布，對(duì)比其表面的形態(tài)變化。采用Nicolet FT－IR 儀進(jìn)行紅外光譜分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 泡沫整理液體系性能測試

泡沫整理體系性能測試結(jié)果表明，泡沫密度為0.425g／cm－3，體系黏度4 000 MPa·s，半衰期4h。泡沫基液攪拌后，發(fā)泡體積由原來的50mL變?yōu)?00mL，發(fā)泡比1∶4，說明發(fā)泡力較好，泡沫大小均勻一致，在黏度為4 000 MPa·s條件下，體系流變性較好，可以使空氣進(jìn)入液相內(nèi)部與表面活性劑充分接觸，使得發(fā)泡充分均勻，泡沫大小均勻一致，且半衰期較長，可以保證泡沫能夠均勻有效地涂覆到過濾布的表面。

2.2 接觸角測試

由圖1可以看出，未經(jīng)過整理的滌綸無紡布不具有拒水拒油性能；經(jīng)過整理后的滌綸無紡布對(duì)水的接觸角達(dá)到105.24°，而對(duì)油接觸角也達(dá)到了102.59°。這是由于C—F鍵的極強(qiáng)極性，含氟的拒水拒油整理劑的表面張力很低，經(jīng)過整理后的織物具有一定的拒水拒油性能。

圖1 拒水拒油接觸角測試結(jié)果Fig.1 Contact angle of water and oil repellent test results

2.3 物理性能

整理后，過濾布強(qiáng)力由1250N 下降到1190N，下降了4.8%；透氣度由22m3／（m2·min）下降至13m3／（m2·min），下降了41%，過濾布的性能保持較好，可以達(dá)到產(chǎn)業(yè)使用的需要。

2.4 耐洗性測試

由表1可看出，經(jīng)過整理后的過濾布拒水拒油性明顯提高。隨著洗滌次數(shù)的增加，拒水拒油性能降低，但是下降的幅度不大，不影響過濾布的使用性能，能夠達(dá)到產(chǎn)業(yè)用的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 整理后過濾布的耐洗性測試Tab.1 Washing ability test of non－woven polyester after treatment

2.5 SEM 分析

圖2是過濾布整理前后的SEM 電鏡圖。從圖2可以看出，a是未整理的滌綸，表面光滑；b是離子體整理后滌綸，表面出現(xiàn)了溝槽，纖維表面比較粗糙，說明等離子體刻蝕了纖維表面；c是等離子體處理并采用拒水拒油泡沫整理后的滌綸無紡布，表面出現(xiàn)一層含氟的拒水拒油膜。

2.6 紅外光譜分析

由圖3可知，與未整理樣相比，經(jīng)過拒水拒油泡沫整理后的滌綸無紡過濾布在1 049.85 和1 101.56cm－1處都出現(xiàn)了很強(qiáng)的C—F 鍵伸縮吸收振動(dòng)峰，說明整理后的過濾布表面吸附了含氟拒水拒油整理劑，具有一定的拒水拒油效果。

圖2 滌綸無紡布SEM 掃描電鏡圖Fig.2 SEM results of non－woven polyester

圖3 滌綸無紡布紅外光譜曲線Fig.3 Infrared spectral curve of non－woven polyester

3 結(jié) 論

滌綸無紡過濾布經(jīng)等離子體表面刻蝕改性后，再進(jìn)行拒水拒油泡沫整理，含氟整理劑可以很牢固地涂覆到過濾布的表面，使過濾布具有優(yōu)良的拒水拒油性能，且過濾布的強(qiáng)力和透氣性變化不大，不會(huì)影響過濾布的使用性能。洗滌20 次后，對(duì)水的接觸角降低了5.6%，對(duì)油的接觸角降低了4.8%，下降幅度不大，仍然能達(dá)到產(chǎn)業(yè)需求。

低溫等離子體處理是清潔整理技術(shù)，可以使整理劑更快更牢固地結(jié)合到過濾布的表面。同時(shí)，泡沫整理劑可以節(jié)約能源，減少污水排放，綠色環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

［1］李淳，歐凌.等離子體處理滌綸織物的拒水拒油整理效果分析［J］.大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（1）：65－68.（LI Chun，OU Ling.Plasma treatment of polyester fabric water and oil repellent finishing effect analysis［J］.Journal of Dalian Polytechnic University，2011，30（1）：65－68.）

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［5］王錦嫣，王鴻博，趙曉燕.氬等離子體預(yù)處理對(duì)納米結(jié)構(gòu)銀非織造布抗菌性能的影響［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2007，21（S1）：69－71.

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