王繼業(yè)，譚艷君，李勇強(qiáng)，劉 帆，鐘露華，霍 倩

(1.西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710048；2.西安工程大學(xué) 科技成果轉(zhuǎn)化中心，陜西西安，710048)

0 引言

隨著處理技術(shù)的進(jìn)步和完善，紡織品的性能得到了巨大的提高。其中等離子體處理技術(shù)作為一種綠色、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的技術(shù)，近年來在紡織品處理中應(yīng)用較為廣泛[1]。我國(guó)將等離子體技術(shù)用到紡織行業(yè)里是從八十年代開始的。在紡織加工中，等離子體處理技術(shù)可應(yīng)用在織前的上漿、印染的前處理、織物的后整理等過程中，能夠使紗線均勻上漿；優(yōu)化織物的退漿、精練，提高前處理效率；對(duì)織物的抗靜電、抗起毛、抗起球、易去污、拒水及拒油等性能的改善有顯著的效果[2]。同時(shí)等離子體處理與其它整理劑結(jié)合使用，可以提高整理劑的功效及功能整理的效果[3－4]。

棉織物具有強(qiáng)度優(yōu)良、手感好、吸濕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂米疃嗟目椢镏?。等離子體處理技術(shù)的加入，使得棉織物的吸濕性等性能得到提高，獲得更加優(yōu)良的應(yīng)用性能[5－7]。

本實(shí)驗(yàn)利用等離子體處理棉織物，優(yōu)化最佳工藝，研究不同等離子體處理指標(biāo)對(duì)棉織物染色性能的影響[8－10]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料、試劑與儀器

材料 純棉平紋機(jī)織物(市售)。

試劑 活性紅GWF、活性黃CA、活性藍(lán)C－GD(德司達(dá)印染科技有限公司)，活性紅TS－3B、活性黃TS－3R、活性藍(lán)TS－GC(亨斯邁化工貿(mào)易有限公司)，氯化鈉(天津市恒興化學(xué)試劑有限公司)，無水碳酸鈉(天津市百世化工有限公司)。

儀器 HD－1B型冷等離子體改性處理儀(常州中科常泰等離子體科技有限公司)，SHZ－88雙數(shù)顯水浴恒溫振蕩器(金壇市岸頭林豐實(shí)驗(yàn)儀器)，Datacolor SF300型思維士電腦測(cè)色儀(思維士科技公司)，U－3110紫外可見分光光度計(jì)(日本日立公司)，電熱鼓風(fēng)干燥箱1010－23型(上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠)，Y571B型摩擦色牢度儀(寧波紡織儀器廠)，JC2000D接觸角測(cè)量?jī)x(上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司)，YG028電子單紗強(qiáng)力機(jī)(寧波紡織儀器廠)。

YG(B)871型毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)定儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)。

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容

1.2.1 等離子體表面處理

將試樣在105℃干燥至恒重后，置于等離子體表面處理儀中，在功率300 W、氣流速率20 mL/min、真空度18 Pa的條件下，接入氬氣進(jìn)行放電處理。

1.2.2 染色工藝

將處理后的棉織物裁成20cm×20cm大小后，用乙醇浸泡30 min去除多余的雜質(zhì)，烘干后備用。采用活性染料按照表1工藝處方及圖1工藝曲線進(jìn)行染色，浴比1∶50。

表1 棉染色工藝處方

圖1 染色工藝曲線

1.3 性能測(cè)試

1.3.1 上染率

參照GB/T9337－2009《高溫染色上色率的測(cè)定》，使用U－3110紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定該染料最大吸收波長(zhǎng)下的吸光度，按式(1)計(jì)算上染率。

式中:A0——空白液稀釋n0倍后的吸光度

Ai——染色殘液稀釋ni倍后的吸光度

1.3.2 K/S值

采用Datacolor SF300電腦測(cè)色配色儀在D65光源、10°視角下測(cè)試樣品。被測(cè)織物折疊3層，每塊織物測(cè)試5次，取平均值。

1.3.3 耐摩擦色牢度

參照GB/T3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y(cè)試。

1.3.4 接觸角

參照DB44/T1872－2016《紡織品表面潤(rùn)濕性能的測(cè)定接觸角法》進(jìn)行測(cè)試。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量接觸角采用量高法，連續(xù)測(cè)量5次取平均值。

1.3.5 斷裂強(qiáng)力

參照GB/T3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》測(cè)試。

1.3.6 芯吸測(cè)試

參照FZ/T 01071—1999《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測(cè)定。試樣大小為4 cm×20 cm，測(cè)試液體溫度為25℃，測(cè)試時(shí)間為30 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸濕性能

按照1.2.1節(jié)處理織物，測(cè)試棉織物的接觸角和芯吸高度，研究處理時(shí)間對(duì)織物吸濕性能的影響，結(jié)果如圖2。

圖2 處理時(shí)間對(duì)棉織物吸濕性能的影響

由圖2可以看出，處理時(shí)間在3min內(nèi)時(shí)，隨著處理時(shí)間的增加，棉織物的接觸角大幅降低。這是因?yàn)榈入x子體處理刻蝕織破壞物表面，織物的接觸角變小，吸濕性能變好，隨著處理時(shí)間的繼續(xù)增加，等離子體對(duì)織物的刻蝕破壞趨于飽和，因此織物的接觸角變化趨于平緩，吸濕性能達(dá)到最佳。由圖2芯吸高度曲線可以看出，隨著處理時(shí)間的增加，織物的芯吸高度也隨之增加，說明織物吸濕性得到改善。處理時(shí)間低于3min時(shí)，增加處理時(shí)間，芯吸高度的變化較為明顯。當(dāng)處理時(shí)間超過3min后，織物的芯吸高度隨時(shí)間的變化變小趨于平緩。由此可以看出，等離子體處理后，棉織物的吸濕性能得到大幅改善，當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到一定值后繼續(xù)增加時(shí)，棉織物的吸濕性能趨于穩(wěn)定。

2.2 染色性能

按照1.2.1節(jié)處理織物，測(cè)試棉織物的上染率、K/S值和色牢度，研究處理時(shí)間對(duì)織物染色性能的影響，結(jié)果如下:

2.2.1 上染率

按照1.2.1節(jié)處理織物后，采用1.2.2工藝上染織物，測(cè)試織物的上染率，分析等離子體處理時(shí)間對(duì)棉織物上染率的影響，結(jié)果如圖3:

圖3 處理時(shí)間對(duì)棉織物上染率的影響

由圖3可以看出，等離子體處理時(shí)間為0時(shí)，棉織物的上染率較低，隨著處理時(shí)間的增加，雖然不同染料間上染率不同，但棉織物的上染率總體趨勢(shì)大幅提高。這是因?yàn)榈入x子體處理對(duì)織物轟擊刻蝕，使得織物表面遭到破壞，更利于染料上染。處理也會(huì)破壞織物中纖維表面的一些基團(tuán)，使纖維上染料分子的染座增加。因此，棉織物的上染率大幅提高。處理時(shí)間增加到3min后繼續(xù)增加時(shí)，棉織物上染率的增幅變小并趨于平緩。這是由于等離子體處理對(duì)織物的處理趨于飽和，同時(shí)處理后染料上染纖維也趨于飽和，所以棉織物的上染率增幅趨于平緩。

2.2.2 K/S值

按照1.2.1節(jié)處理織物后，采用1.2.2工藝上染織物，測(cè)試織物的K/S值，分析等離子體處理時(shí)間對(duì)棉織物染色上染效果的影響，結(jié)果如圖4:

圖4 處理時(shí)間對(duì)棉織物上染效果的影響

由圖4可以看出，隨著處理時(shí)間的增加，棉織物K/S值的總體變化趨勢(shì)呈大幅提高。這是因?yàn)榈入x子體轟擊刻蝕織物表面纖維，使織物表面變得粗糙不平，同時(shí)織物中纖維表面的一些基團(tuán)也會(huì)被破壞，織物染色性能變好。因此，棉織物的K/S值大幅提高。在處理時(shí)間達(dá)到3min后，K/S值改變值趨勢(shì)發(fā)生變化，棉織物K/S值的增幅變小并趨于平緩。這是由于等離子體處理對(duì)織物的處理趨于飽和，同時(shí)處理后織物的染色性能改善也趨于飽和，所以棉織物的K/S值增幅趨于平緩。

2.2.3 色牢度

按照1.2.1節(jié)處理織物后，采用1.2.2工藝上染織物，測(cè)試織物的色牢度，分析等離子體處理時(shí)間對(duì)棉織物染色牢度的影響，結(jié)果如表2:

表2 處理時(shí)間對(duì)棉織物染色牢度的影響

由表2可以看出，隨著處理時(shí)間的增加，棉織物的色牢度總體得到提高。其中干摩擦色牢度改善較為明顯，這是因?yàn)榈入x子體轟擊刻蝕織物表面纖維，織物表面遭到破壞，提高了染料分子和織物間的結(jié)合牢度。但刻蝕作用在增加織物的總比表面積的同時(shí)也引進(jìn)了大量羥基、羧基等親水性基團(tuán)，從而使得織物的吸濕回潮能力提高，因此等離子體處理后的織物的耐濕摩擦色牢度提高較少。在處理時(shí)間達(dá)到一定后，再繼續(xù)增加處理時(shí)間，織物的色牢度改善不明顯，說明等離子體對(duì)織物的處理達(dá)到飽和。

2.3 物理性能

按照1.2.1節(jié)處理織物后，采用1.2.2工藝選取活性紅GWF上染織物，分別測(cè)試不同處理時(shí)間下織物上染前后的斷裂強(qiáng)力，分析等離子體處理時(shí)間對(duì)棉織物物理性能的影響，結(jié)果如圖5:

圖5 處理時(shí)間對(duì)棉織物斷裂強(qiáng)力的影響

由圖5可以看出，隨著處理時(shí)間的增加，棉織物的斷裂強(qiáng)力下降，染色后織物強(qiáng)力低于染色前織物強(qiáng)力。這是因?yàn)榈入x子體處理過程中，等離子體轟擊刻蝕織物中的纖維，破壞了纖維的表面結(jié)構(gòu)，使得纖維強(qiáng)力下降。與染色性能相比，織物的斷裂強(qiáng)力變化不會(huì)隨著處理時(shí)間的增加而趨于平緩，而是會(huì)隨著處理時(shí)間的變化一直降低，這是因?yàn)榈入x子體對(duì)纖維的破壞一直在進(jìn)行，不會(huì)趨于飽和，所以在生產(chǎn)處理中，需要控制好處理時(shí)間等參數(shù)，以免過度損傷織物的性能。

3 結(jié)論

(1)等離子體處理能改善織物的吸濕性能，隨著處理時(shí)間的增加，織物的吸濕性能在大幅改善后會(huì)趨于平緩。

(2)等離子體處理后棉織物的染色性能得到提高，隨著處理時(shí)間的增加棉織物的上染率和K/S值會(huì)得到明顯提高，棉織物的色牢度會(huì)有小幅改善。

(3)等離子體處理會(huì)損傷棉織物的物理性能，隨著處理時(shí)間的增加織物的斷裂強(qiáng)力會(huì)不斷下降。