常壓等離子處理對合纖織物吸濕快干性能的影響

李淑芳

（1.常州市生態(tài)紡織技術重點實驗室,江蘇 常州 213164；2.常州紡織服裝職業(yè)技術學院,江蘇 常州 213164）

吸濕性不僅是織物染整加工過程中的一項重要性能，而且也跟人體穿著服裝時的舒適性相關。吸濕性可用于表征纖維表面液體傳輸、纖維與液體或表面活性劑的相互作用以及纖維與聚合物的粘附性。除吸濕性外，快干性也是舒適性的一個重要指標。為了使穿著者在劇烈運動時保持干燥和舒適的體感，服裝應具有從身體（即從內到外）輸送汗液的能力。本文研究了等離子體處理[1-4]對合纖織物(滌綸、錦綸)吸濕性和快干性能的影響，在不改變織物膨松性能的情況下，探討了等離子處理對織物吸濕性、快干性的影響。

1 實驗

1.1 材料

采用100%滌綸和100%錦綸機織物，規(guī)格包括紗線細度、織物密度及克重，具體如表1 所示。

表1 滌綸和錦綸機織物的規(guī)格

1.2 APPJ 處理

首先將織物沿經向剪成40cm 的長條，然后用丙酮清洗30min 去除表面的雜質，最后在60℃的烘箱中干燥90min。實驗時，首先讓氣體流（氧氣）進入等離子體發(fā)生器轉變成等離子體；接著織物在移動羅拉的帶動下以一定的速度沿帶孔靜置圓筒運動；最后織物在等離子發(fā)射器的噴頭處進行表面處理（如圖1 所示）。經APPJ[5-6]處理后，將織物置于相對濕度為65%，溫度為21℃條件下放置24h。

圖1 APPJ 等離子處理裝置

1.3 接觸角測量

固體與液體接觸時可呈現出接觸角，本實驗采用了JC2000A 接觸角測量儀。

1.4 縱向芯吸高度測試

首先將織物剪成1cm×15cm 條狀，垂直懸掛，其下邊緣1cm 浸入蒸餾水中，然后觀察水柱上升的高度。為了清楚地顯示水柱的上升情況，用水筆在織物表面標記刻度尺記號，以5cm 和10cm 的間隔記錄吸水時間。

1.5 干重測試

首先稱量織物的干重，然后用去離子水潤濕織物。接著將濕織物樣品置于溫度為21℃和相對濕度為65%的標準條件下，每隔5min 測量織物樣品的重量，持續(xù)50min。

1.6 X 射線光電子能譜儀（XPS）

采用AlKα作為X 射線源，工作電壓250V，真空度為1.0×10-7Pa，用于測定有關基團及元素在織物表面存在的信息。

2 結果和討論

2.1 接觸角測量

表2 顯示了不同處理條件下滌綸和錦綸織物的接觸角。由于滌綸織物具有良好的疏水性，未經處理的滌綸織物的平均接觸角為87.5°。而經過氧等離子體處理織物后，水滴立即被吸收到織物中，接觸角接近0°。表3 顯示了處理前后經XPS 測試的織物表面的O/C比和N/C 比。結果表明，經APPJ 處理后的滌綸織物表面氧含量高于未經APPJ 處理的。這主要是由于大量的氧極性基團在等離子處理過程中引入到織物表面。因此，滌綸織物的親水性能顯著增加。

表2 不同處理時間下滌綸和錦綸織物的接觸角

表3 XPS 測試處理前后兩種織物的O/C 和N/C

另外，未經處理的錦綸織物的平均接觸角為86.0°，而經處理后，接觸角接近0°。同樣，與滌綸織物的處理類似，錦綸織物經等離子處理后O/C 比增大，表明織物表面發(fā)生了氧化反應，出現了氧原子。

根據接觸角測量的結果，可以得出：用氧進行APPJ 處理可降低滌綸和錦綸織物的表面張力，從而有助于后續(xù)的織物濕處理，如染色，但經處理時間為3s、5s 和7s 后的織物的接觸角相同。因此，接觸角不能用來區(qū)分等離子處理的效果。

2.2 縱向芯吸高度測試

為了更好地區(qū)分等離子處理的效果，實驗中還采用了縱向芯吸高度的測試[7-8]。以錦綸織物為例，不同處理時間后織物的芯吸效果如圖2 所示。結果表明，芯吸的改善狀況正比于處理的時間，即處理時間越長，改性的效果越好。原因可能是在織物表面引入了親水性官能團，也可能是由于氧等離子體刻蝕纖維表面的作用，從而增加了纖維的比表面積，增強了毛細作用，增強了吸濕性。另外，當水位達到10cm 時，芯吸速率相對穩(wěn)定。

圖2 錦綸織物吸濕性能的影響示意圖

經APPJ 處理后滌綸織物的芯吸速率顯著提高（如圖3 所示），未經處理的滌綸織物需經40s 才能達到5cm 的上升高度。而經過氧等離子體處理后，達到5cm 的上升高度僅需20s。其主要原因是：在織物表面引入了親水基團，或由于氧原子對纖維表面的腐蝕作用，增加了纖維的比表面積，增強了毛細血管對液體的輸送作用。此外，經實驗觀察到處理時間從3s 增加到5s 時，芯吸作用僅有輕微的改善。這可能是由于吸收液體后導致纖維膨脹，減少了纖維間的毛細空間，從而限制了織物的吸水率。

圖3 滌綸織物吸濕性能的影響示意圖

2.3 快干性

在溫度為21℃、相對濕度為65%的標準條件下，通過測量等離子處理后濕織物不同時間段的重量來測試織物的快干性[9-10]。圖4～5 分別顯示了等離子處理后面積為10cm×10cm 的潤濕樣布不同放置時間下的重量，從圖中可以看出不同處理時間下織物的干燥性能沒有顯著差異。結果表明，氧等離子體處理可以提高織物的潤濕性，但不能提高織物的快干性能。原因是：氧等離子體處理只在纖維表面引入親水性官能團，而沒有改變材料本體的性質，即纖維的非晶區(qū)和結晶區(qū)沒有變化。因此織物的快干性將不會受到明顯的影響。

圖4 不同等離子處理時間下錦綸潤濕樣布的快干性能

圖5 不同等離子處理時間下滌綸潤濕樣布的快干性能

3 結語

經氧等離子處理后，通過XPS 分析，織物表面的含氧量增加，纖維表面引入了極性基團，使得滌綸和錦綸織物具有親水性。除極性基團的形成外，等離子體刻蝕作用增強毛細管效應也是提高織物潤濕性的一個原因。另外，與處理前織物相比，由于氧等離子處理僅涉及材料的表面層，沒有改變材料本體的性質，因此織物的快干性能沒有受到影響。