棉纖維上含有許多極性的羥基,是一種親水性纖維,染色性能良好。然而等離子體處理后可通過對棉纖維的刻蝕和纖維表面改性,提高纖維表觀深度(K/S)和染料的上染百分率。氧氣在常用的幾種低溫等離子體改性氣體中(如N2、Ar等)刻蝕效果是最強的,未處理棉織物表面相對光滑,處理1分鐘后表面開始出現凹槽,5分鐘后凹槽和凹坑已經非常明顯,而處理10分鐘后的纖維表面已經成蜂窩狀。經過刻蝕后,織物比表面積的增加引起了織物親水性和染料透染性的增加,這點對分子結構相對小的活性染料的影響尤為明顯。
氧氣等離子體處理對棉纖維染色性能的影響主要體現在:氧氣低溫等離子體刻蝕作用引起的織物比表面積的增加,比表面積的增加有利于染料在纖維中的擴散;氧氣低溫等離子體處理后羧基等親水性基團的引入,提高了纖維的潤濕性,加快了染料向纖維表面吸附及向纖維內部擴散;等離子體的刻蝕作用使纖維表面粗糙化,提高了增深效應。但是需要注意的是等離子體的處理產生的刻蝕作用同樣會破壞棉織物表面羥基,羥基的損失將不利于染料活性基團與纖維反應,降低棉織物表觀染色深度(K/S)和總固色率;而且處理時間較長會引起纖維表面發生交聯,同時降低上染速率和平衡上染百分率。
只有選擇合適的處理工藝,氧氣低溫等離子體對棉織物的刻蝕作用以及一些含氧親水基團的引入才能有利于染色的進行,與棉織物表面反應的氣體活性粒子數量和能量也才能有一個良好的配比。例如處理過程中對氧氣氣壓的選擇:氣壓過高,反應腔中的氣體分子多,飛行中的電子能量將被損耗多,達到被處理物表面的電子能量較低,改性效果差;而氣壓過低,反應腔中的氣體分子少,在等離子體中和被處理物表面反應的氣體活性粒子少,改性效果也會差。而且適當的處理工藝可使纖維表面形成眾多凹槽,這些凹槽增加了纖維相互間的摩擦力,增大了織物的斷裂強力,但這種增大作用是有一定限度的,當刻蝕超過一定程度時,纖維損傷過度,織物整體的斷裂拉伸強力隨之
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