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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(guò)對(duì)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(qiáng)的,未處理棉織物表面相對(duì)光滑,處理1分鐘后表面開(kāi)始出現(xiàn)凹槽,5分鐘后凹槽和凹坑已經(jīng)非常明顯,而處理10分鐘后的纖維表面已經(jīng)成蜂窩狀。經(jīng)過(guò)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(diǎn)對(duì)分子結(jié)構(gòu)相對(duì)小的活性染料的影響尤為明顯。

氧氣等離子體處理對(duì)棉纖維染色性能的影響主要體現(xiàn)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(kuò)散;氧氣低溫等離子體處理后羧基等親水性基團(tuán)的引入,提高了纖維的潤(rùn)濕性,加快了染料向纖維表面吸附及向纖維內(nèi)部擴(kuò)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(yīng)。但是需要注意的是等離子體的處理產(chǎn)生的刻蝕作用同樣會(huì)破壞棉織物表面羥基,羥基的損失將不利于染料活性基團(tuán)與纖維反應(yīng),降低棉織物表觀染色深度(K/S)和總固色率;而且處理時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)引起纖維表面發(fā)生交聯(lián),同時(shí)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(duì)棉織物的刻蝕作用以及一些含氧親水基團(tuán)的引入才能有利于染色的進(jìn)行,與棉織物表面反應(yīng)的氣體活性粒子數(shù)量和能量也才能有一個(gè)良好的配比。例如處理過(guò)程中對(duì)氧氣氣壓的選擇:氣壓過(guò)高,反應(yīng)腔中的氣體分子多,飛行中的電子能量將被損耗多,達(dá)到被處理物表面的電子能量較低,改性效果差;而氣壓過(guò)低,反應(yīng)腔中的氣體分子少,在等離子體中和被處理物表面反應(yīng)的氣體活性粒子少,改性效果也會(huì)差。而且適當(dāng)?shù)奶幚砉に嚳墒估w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(qiáng)力,但這種增大作用是有一定限度的,當(dāng)刻蝕超過(guò)一定程度時(shí),纖維損傷過(guò)度,織物整體的斷裂拉伸強(qiáng)力隨之