等離子體處理對芳綸1313紗線性能的影響*

楊艷文 任 煜 王飛艷 侯佳佳 何 玥 孫其松 季 濤

1. 南通大學杏林學院，江蘇 南通 226019；2. 南通大學紡織服裝學院，江蘇 南通 226019

等離子體處理對芳綸1313紗線性能的影響*

楊艷文1任 煜2王飛艷1侯佳佳2何 玥2孫其松2季 濤2

1. 南通大學杏林學院，江蘇 南通 226019；2. 南通大學紡織服裝學院，江蘇 南通 226019

以芳綸1313紗線為原料，采用等離子體處理技術(shù)對紗線表面改性，并進行染色性能試驗。研究等離子體處理電壓、處理時間對芳綸1313紗線斷裂強力和芯吸高度的影響，以及等離子體處理效果的時效性，測試處理前后染色的K/S值和皂洗牢度。結(jié)果表明：隨著處理電壓或處理時間的增加，芳綸1313紗線的性能均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢；最佳工藝條件為處理電壓200 V、處理時間80 s，經(jīng)過此工藝處理后，芳綸1313紗線的K/S值和色牢度有很大改善。

等離子體處理， 芳綸1313， 紗線性能， 時效性， 染色

低溫等離子技術(shù)是近年快速發(fā)展起來的一種材料表面改性技術(shù)，其在紡織行業(yè)的應(yīng)用得到了廣泛研究[1]。紗線或織物利用等離子體處理，可實現(xiàn)物理、化學的改性，使紡織材料既能保持原有的良好特性，又會被賦予某些新的表面特性，從而提高紡織材料的利用價值。

本文以芳綸1313紗線為原料，采用等離子體處理技術(shù)對其改性，測試處理前后紗線的各項性能，以及存放時間對處理效果的影響，分析等離子體處理對芳綸1313紗線表面性能和染色性能的影響。

1 試驗

1.1 試驗原料及儀器設(shè)備

原料：芳綸1313紗線，蘇州寶灃紡織有限公司；深藍HGL(分散染料)。

設(shè)備：等離子體發(fā)生器(自制)、YG061型電子單紗強力儀、HH-SA型數(shù)顯恒溫油浴鍋、KYKY-2800型掃描電子顯微鏡、 LA2002-A型紅外線試色機、Datacolor SF650型測色配色儀、電子分析天平、電熱鼓風干燥箱等。

1.2 試驗過程

將芳綸1313紗線平行喂入等離子體處理區(qū)，極板隔距為5 mm。分別在200 V條件下等離子體處理40、60、80、100、120 s，以及在150、175、200、225、250 V條件下等離子體處理80 s。

將經(jīng)過200 V、80 s等離子體處理的芳綸1313紗線采用分散染料進行高溫高壓染色，染色工藝曲線如圖1所示。

圖1 染色工藝曲線

1.3 測試

1.3.1 單紗強力

采用YG061型電子單紗強力儀，按照標準GB/T 3916—1997分別測試各組芳綸1313紗線的單紗強力。夾距為250 mm，拉伸速度為250 mm/min，預(yù)加張力為10 cN。1.3.2 芯吸性能

采用HH-SA型數(shù)顯恒溫油浴鍋測試芳綸1313紗線的芯吸性能，試驗液體溫度控制在20.0 ℃，分別在10、30、60、90、120、180、240、300、600、900 s的時間點記錄各組芳綸1313紗線的芯吸高度。

1.3.3K/S值

采用Datacolor SF650型測色配色儀，測試染色后的芳綸1313紗線在最大吸收波長下的K/S值。

1.3.4 皂洗牢度

將芳綸1313紗線在橫機上織成一定規(guī)格的織物，按照標準GB/T 3921—2008測試其皂洗牢度。

1.3.5 表面形態(tài)

采用KYKY-2800型掃描電子顯微鏡對芳綸1313纖維表面形態(tài)進行觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理時間對芳綸1313紗線性能的影響

處理電壓為200 V，改變芳綸1313紗線等離子體處理時間(分別為40、60、80、100、120 s)，所得芳綸1313紗線斷裂強力和芯吸高度與處理時間的關(guān)系分別如圖2和圖3所示。

圖2 處理時間對芳綸1313紗線斷裂強力的影響

圖3 處理時間對芳綸1313紗線芯吸性能的影響

由圖2可以看出，等離子體處理后芳綸1313紗線的斷裂強力隨處理時間的增加呈先上升后下降趨勢，且當處理時間為80 s時斷裂強力最大。圖3表明，等離子體處理后芳綸1313紗線的芯吸性能隨處理時間的增加也同樣呈先上升后下降趨勢，且當處理時間為60 s時芯吸性能最好。這是由于隨著處理時間的增加，等離子體中高能粒子對纖維表面進行的刻蝕改性作用加大，纖維間抱合力增加，纖維表面活性增加，紗線的斷裂強力和芯吸性能也隨之增加；但處理時間過長會導(dǎo)致纖維表面損傷過度，等離子體處理效果變差[2]。

2.2 處理電壓對芳綸1313紗線性能的影響

處理時間均為80 s，改變處理電壓(分別為150、175、200、225、250 V)，所得芳綸1313紗線斷裂強力和芯吸高度與處理電壓的關(guān)系分別如圖4和圖5所示。

圖4 處理電壓對芳綸1313紗線斷裂強力的影響

圖5 處理電壓對芳綸1313紗線芯吸性能的影響

由圖4和圖5可見：等離子體處理后的芳綸1313紗線斷裂強力隨處理電壓的增加呈先上升后下降趨勢，且當處理電壓為200 V時斷裂強力達到最大值；等離子體處理后芳綸1313紗線的芯吸性能隨處理電壓的增加也呈先上升后下降趨勢，處理電壓為175 V時芯吸性能最好。這是因為隨著處理電壓的增加，等離子體處理對纖維表面的刻蝕和改性作用增強，但當處理電壓過大時纖維表面損傷過度，效果反而變差。

2.3 等離子體處理的時效性

經(jīng)等離子體處理(處理電壓200 V、處理時間80 s) 的芳綸1313紗線，其存放時間對斷裂強力和芯吸性能的影響分別如圖6和圖7所示。

圖6 存放時間對芳綸1313紗線斷裂強力的影響

圖7 存放時間對芳綸1313紗線芯吸性能的影響

由圖6和圖7可見，無論是斷裂強力還是芯吸高度，都隨著存放時間的延長呈下降的趨勢。這是因為隨著時間的推移，等離子體處理對纖維表面的刻蝕改性作用逐漸減弱，纖維表面活性下降[3]。

2.4 等離子體處理對芳綸1313紗線染色性能的影響

等離子體處理前后，芳綸1313紗線染色的K/S值由11.333提高至13.684，皂洗牢度等級由4級提高至4～5級，斷裂強力由512 cN降至498 cN，即等離子體處理后芳綸1313紗線的染色性能與皂洗牢度有所提高，而斷裂強力稍有下降。這是因為等離子體處理會引發(fā)接枝聚合，在纖維表面引入更多能與染料結(jié)合的基團，增大了染料與纖維之間的親和力，提高了纖維的染色性[4]。

2.5 等離子體處理對芳綸1313纖維表面形態(tài)的影響

將處理前后的芳綸1313紗線進行掃描電子顯微鏡觀察，纖維表面形態(tài)如圖8所示。

(a) 未處理 (b) 處理后(220 V,80 s)

由圖8可見，未處理纖維表面相對光滑、平整，而等離子體處理后的纖維表面具有明顯的刻痕或隆起，纖維表面粗糙度增加。這是由于等離子體處理過程中高能粒子對纖維表面進行了轟擊刻蝕，使纖維表面變得凹凸不平。因此，等離子體處理后芳綸1313紗線中纖維間抱合力和接觸面積增加，從而使芳綸1313紗線的斷裂強力和芯吸性能提高[5]。

3 結(jié)論

等離子體處理可以有效地改進芳綸1313紗線的性能，隨著處理時間或處理電壓的增加，處理效果呈先上升后下降的趨勢；但是這種改性效果并不穩(wěn)定，隨著時間的推移，部分效果會逐漸削弱，即等離子體對芳綸1313紗線的處理具有明顯的時效性；采用適宜的等離子體工藝處理后，芳綸1313紗線的染色性能、皂洗牢度都有所提高。因此，應(yīng)用等離子體處理技術(shù)對芳綸1313等高性能纖維進行表面改性，對提高纖維性能具有較大的意義[5]。

[1] 展義臻，朱平，趙雪，等．低溫等離子體技術(shù)在紡織品染色中的應(yīng)用[J]．染料與染色，2007，44(4)：31-36.

[2] 唐敦乙，沈伯禮，林書銓，等．低溫等離子體處理對纖維表面的影響[J]．真空，1989 (1)： 51-56.

[3] 劉楊，邸明偉．聚合物等離子體表面改性時效性的研究進展[J]．粘接，2011(3)：79-83.

[4] RAFFAELE-ADDAMO A， SELL E， BARN R，et al． Cold plasma-induced modification of the dyeing properties of poly(ethylene tereph-thalate) fibers[J]．Applied Surface Science， 2006，252(6)：2265-2275.

[5] 蔣向，鄧劍如．等離子體處理對芳綸性能的影響[J].合成纖維，2006，35(12)：26-29.

理事單位介紹

無錫紡織材料交易中心有限公司

無錫紡織材料交易中心(以下簡稱“中心”)是經(jīng)中國紡織工業(yè)聯(lián)合會推動和唯一授權(quán)，由紅豆集團投資，于2011年11月經(jīng)江蘇省無錫市工商行政管理局批準成立的。

中心根據(jù)紡織材料的流通特點，以實行標準化電子商務(wù)為目標，通過制訂相適應(yīng)的交易、結(jié)算、交收、倉儲、物流、配送規(guī)則，建立有效的信用保障體系，幫助企業(yè)實現(xiàn)紡織材料的線上交易和線下交收服務(wù)。至今，中心已整體形成集電子交易、信息資訊、價格指數(shù)、倉儲監(jiān)管、物流配送、融資服務(wù)、質(zhì)量檢測、品牌推廣、產(chǎn)品營銷于一體的第三方電子現(xiàn)貨交易平臺。

中心服務(wù)功能包括：

(1) 撮合交易(發(fā)布供求信息，撮合匹配的供應(yīng)商和采購商之間達成交易)；

(2) 信息資訊(提供行業(yè)動態(tài)、各集群市場紡織材料供求信息及價格動態(tài))；

(3) 數(shù)據(jù)分析(研發(fā)中國紡織材料價格指數(shù)，根據(jù)交易數(shù)據(jù)信息等提供大數(shù)據(jù)服務(wù))；

(4) 宣傳推廣(利用企業(yè)商鋪、網(wǎng)站鏈接、搜索排名等方式全面介紹并推薦企業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù))；

(5) 倉儲物流(利用先進的倉儲、物流管理系統(tǒng)實現(xiàn)對貨物流通的全程監(jiān)控)；

(6) 金融服務(wù)(提供承兌轉(zhuǎn)換、供應(yīng)鏈金融、授信服務(wù)，拓寬企業(yè)的融資渠道)；

(7) 交易結(jié)算(與多家銀行合作，實現(xiàn)第三方資金監(jiān)管)；

(8) 質(zhì)量監(jiān)管(與國家級專業(yè)質(zhì)檢機構(gòu)合作，提供整套的質(zhì)檢服務(wù))。

中心以行業(yè)內(nèi)多個棉紗、化纖產(chǎn)業(yè)集群為依托，目前已重點開發(fā)紡織服裝產(chǎn)業(yè)集中度較高的廣東、福建、浙江、江蘇、河南和山東等六大省份，在全國形成了強有力的輻射。中心始終堅持以客戶需求為導(dǎo)向，逐步打破供求雙方交易中存在的信息壁壘，有效銜接上下游企業(yè)的交易需求，降低企業(yè)成本，促進企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

在互聯(lián)網(wǎng)+紡織加速融合的發(fā)展趨勢下，為順應(yīng)時代發(fā)展，中心將繼續(xù)向縱深化、專業(yè)化、細分化方向發(fā)展，平臺服務(wù)繼續(xù)向產(chǎn)業(yè)鏈兩端延伸，前驅(qū)上游供應(yīng)商市場、后驅(qū)下游采購商市場，充分整合外部資源，形成屬于紡織電商行業(yè)自己的生態(tài)圈系統(tǒng)。中心的目標是建設(shè)成為華東地區(qū)乃至全國范圍內(nèi)最具權(quán)威性的紡織材料交易中心，領(lǐng)跑中國紡織材料市場，爭當全球紡織材料行業(yè)的定價中心。

地 址：江蘇省無錫市錫山區(qū)東港鎮(zhèn)興港路2號紅豆集團6號樓遠東公司二樓紡交中心

網(wǎng) 址：www.ctmec.cn

Effects of plasma treatment on the properties of aramid 1313 yarn

YangYanwen1,RenYu2,WangFeiyan1,HouJiajia2,HeYue2,SunQisong2,JiTao2

1. Xinglin College，Nantong University，Nantong 226019， China；2. School of Textile and Clothing， Nantong University， Nantong 226019， China

The aramid 1313 yarns were treated with plasma for surface modification, and their dyeing behavior was tested. The effects of plasma treatment voltage and treatment time on the breaking strength and wicking height of aramid 1313 yarn, as well as the timeliness of plasma treatment effect, were studied. TheK/Svalues and soaping fastness of dyeing before and after were also studied. The results showed that with the increase of treatment voltage or treatment time, the properties of aramid 1313 yarn improved firstly and then declined. The best treatment conditions were treatment voltage was at 200 V and treatment time was at 80 s. After the treatment, theK/Svalues and color fastness of aramid 1313 yarn were improved greatly.

plasma treatment, aramid 1313, yarn property, timeliness, dyeing

*江蘇省自然科學基金項目(BK20140431)

2015-08-26

楊艷文，女，1991年生，技術(shù)員，研究方向為紡紗新技術(shù)與新產(chǎn)品

季濤，E-mail：ji.t@ntu.edu.cn

TS193.8

A

1004-7093(2016)09-0041-03