李淑芳

（1.常州市生態(tài)紡織技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 常州 213164；2.常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 常州 213164）

吸濕性不僅是織物染整加工過程中的一項(xiàng)重要性能，而且也跟人體穿著服裝時(shí)的舒適性相關(guān)。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(gè)重要指標(biāo)。為了使穿著者在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)保持干燥和舒適的體感，服裝應(yīng)具有從身體（即從內(nèi)到外）輸送汗液的能力。本文研究了等離子體處理[1-4]對(duì)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(duì)織物吸濕性、快干性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

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

表1 滌綸和錦綸機(jī)織物的規(guī)格

1.2 APPJ 處理

首先將織物沿經(jīng)向剪成40cm 的長(zhǎng)條，然后用丙酮清洗30min 去除表面的雜質(zhì)，最后在60℃的烘箱中干燥90min。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先讓氣體流（氧氣）進(jìn)入等離子體發(fā)生器轉(zhuǎn)變成等離子體；接著織物在移動(dòng)羅拉的帶動(dòng)下以一定的速度沿帶孔靜置圓筒運(yùn)動(dòng)；最后織物在等離子發(fā)射器的噴頭處進(jìn)行表面處理（如圖1 所示）。經(jīng)APPJ[5-6]處理后，將織物置于相對(duì)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(cè)量

固體與液體接觸時(shí)可呈現(xiàn)出接觸角，本實(shí)驗(yàn)采用了JC2000A 接觸角測(cè)量?jī)x。

1.4 縱向芯吸高度測(cè)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(biāo)記刻度尺記號(hào)，以5cm 和10cm 的間隔記錄吸水時(shí)間。

1.5 干重測(cè)試

首先稱量織物的干重，然后用去離子水潤(rùn)濕織物。接著將濕織物樣品置于溫度為21℃和相對(duì)濕度為65%的標(biāo)準(zhǔn)條件下，每隔5min 測(cè)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(cè)定有關(guān)基團(tuán)及元素在織物表面存在的信息。

2 結(jié)果和討論

2.1 接觸角測(cè)量

表2 顯示了不同處理?xiàng)l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(jīng)處理的滌綸織物的平均接觸角為87.5°。而經(jīng)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(jīng)XPS 測(cè)試的織物表面的O/C比和N/C 比。結(jié)果表明，經(jīng)APPJ 處理后的滌綸織物表面氧含量高于未經(jīng)APPJ 處理的。這主要是由于大量的氧極性基團(tuán)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(shí)間下滌綸和錦綸織物的接觸角

表3 XPS 測(cè)試處理前后兩種織物的O/C 和N/C

另外，未經(jīng)處理的錦綸織物的平均接觸角為86.0°，而經(jīng)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(jīng)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(yīng)，出現(xiàn)了氧原子。

根據(jù)接觸角測(cè)量的結(jié)果，可以得出：用氧進(jìn)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(jīng)處理時(shí)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(cè)試

為了更好地區(qū)分等離子處理的效果，實(shí)驗(yàn)中還采用了縱向芯吸高度的測(cè)試[7-8]。以錦綸織物為例，不同處理時(shí)間后織物的芯吸效果如圖2 所示。結(jié)果表明，芯吸的改善狀況正比于處理的時(shí)間，即處理時(shí)間越長(zhǎng)，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(tuán)，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(qiáng)了毛細(xì)作用，增強(qiáng)了吸濕性。另外，當(dāng)水位達(dá)到10cm 時(shí)，芯吸速率相對(duì)穩(wěn)定。

圖2 錦綸織物吸濕性能的影響示意圖

經(jīng)APPJ 處理后滌綸織物的芯吸速率顯著提高（如圖3 所示），未經(jīng)處理的滌綸織物需經(jīng)40s 才能達(dá)到5cm 的上升高度。而經(jīng)過氧等離子體處理后，達(dá)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(tuán)，或由于氧原子對(duì)纖維表面的腐蝕作用，增加了纖維的比表面積，增強(qiáng)了毛細(xì)血管對(duì)液體的輸送作用。此外，經(jīng)實(shí)驗(yàn)觀察到處理時(shí)間從3s 增加到5s 時(shí)，芯吸作用僅有輕微的改善。這可能是由于吸收液體后導(dǎo)致纖維膨脹，減少了纖維間的毛細(xì)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(duì)濕度為65%的標(biāo)準(zhǔn)條件下，通過測(cè)量等離子處理后濕織物不同時(shí)間段的重量來測(cè)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(rùn)濕樣布不同放置時(shí)間下的重量，從圖中可以看出不同處理時(shí)間下織物的干燥性能沒有顯著差異。結(jié)果表明，氧等離子體處理可以提高織物的潤(rùn)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(tuán)，而沒有改變材料本體的性質(zhì)，即纖維的非晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)沒有變化。因此織物的快干性將不會(huì)受到明顯的影響。

圖4 不同等離子處理時(shí)間下錦綸潤(rùn)濕樣布的快干性能

圖5 不同等離子處理時(shí)間下滌綸潤(rùn)濕樣布的快干性能

3 結(jié)語

經(jīng)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(tuán)，使得滌綸和錦綸織物具有親水性。除極性基團(tuán)的形成外，等離子體刻蝕作用增強(qiáng)毛細(xì)管效應(yīng)也是提高織物潤(rùn)濕性的一個(gè)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(zhì)，因此織物的快干性能沒有受到影響。