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《东华大学》 2009年
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水膜、氢氧化钠、氨水和冰醋酸对超高模量聚乙烯纤维常压等离子处理效果的影响

葛亮  
【摘要】: 纺织工业是对环境污染最大、耗能和耗水最大的工业之一。据有关方面统计,纺织行业每年排放废水9亿多吨,其中印染废水还具有脱色困难、含有机物浓度高等特点。因此,纺织业的可持续发展,很大程度上取决于解决印染废水问题。要彻底解决这个问题,需要改进原有的纺织印染和后整理的工艺路线。 等离子体处理是一种物理和化学方法相结合的气态处理技术,与传统的物理化学处理过程相比,具有低污染、低能耗、不耗水、不用化学试剂等优点。尤其是低温等离子体中高能量的电子及其它激发态或电离态的粒子仅在被处理物体表面几十纳米深度范围内引起物理和化学变化,而较低的气体温度使得材料内部的性质不发生变化,因此,低温等离子体表面处理可以用于高分子材料的表面改性。随着人们对纺织行业在生态和经济方面的日益限制,等离子体作为一种环保型的高分子材料表面改性技术,在纺织品预处理和后整理等方面的应用越来越受欢迎,已经呈现出其有效性和适用性,具有广阔的应用前景。 过去大多数等离子体处理过程都是在低压下进行,这不仅需要昂贵的真空体系,而且由于要抽真空,不能实现在线处理,使得较低附加值的纺织品一类的产品成本过高,难以实现工业化处理。与之相比,国际上最近几年来正在积极开发的常压非平衡低温等离子体表面处理技术,与低压等离子体处理不同,常压等离子体可以直接加入现有的生产流水线,实现在线处理纺织品。 经前人发现,在等离子处理纤维时,环境中的水及纤维内部的水,酒精等小分子对等离子处理有一定的作用:在处理前使用乙醇可有效使等离子体处理效果消失,但是在处理后使用,对处理效果的影响不大。纤维内部的水能增强纤维与树脂的粘结性;环境中的水可能对刻蚀效果,接触角有一定的增强作用。可见试样外部的小分子对常压等离子的处理时的影响不可忽略。蒸馏水,氨水,冰醋酸被广泛的运用于纺织和染整工业中,所以这些试剂对等离子处理有无影响的研究显得很有必要。 本文研究了常压等离子直接处理超高模量聚乙烯纤维,以及处理经蒸馏水、氢氧化钠、氨水和冰醋酸分别浸润后的超高模量聚乙烯后的效果。试验一:将超高模量聚乙烯浸润于蒸馏水中,直接拿出后经常压等离子处理。试验二:将超高模量聚乙烯分别浸润于3%的冰醋酸,3%的氨水,10g/L的氢氧化钠中24小时,然后阴干12小时后经等离子处理。对各组试样做SEM及XPS,纤维与树脂的层间剪切力,接触角测试。从试验结果中发现试验一:表层未蒸发掉的水分子对常压等离子处理有一定的削弱作用,体现在相对直接处理的试样,对纤维与树脂间的粘结性能下降;但是提高了纤维的润湿性能。实验二:SEM观察到,由于等离子的高能粒子轰击,经处理的各个试样相对于未处理的表面要显得粗糙,浸渍过氢氧化钠溶液的纤维表面有些许重结晶的氢氧化钠微粒。经XPS分析,氧元素比未处理的有明显升高,纤维表面化学构成也发生了改变,极性基团大大增加。由于表面粗糙度和表面极性基团的增加,经等离子处理后层间剪切力比未处理的提高了6~7倍;接触角由未处理的99.4°下降到68°左右。经过各种不同试剂浸润的试样同直接处理的试样没有明显差距。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TS195.5

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