等離子體處理滌綸無紡過濾布拒水拒油泡沫整理

李 娟 娟，崔 永 珠，呂 麗 華，王 曉

（大連工業大學 紡織與材料工程學院，遼寧 大連 116034）

0 引 言

等離子體是一種清潔整理技術，利用等離子體照射滌綸無紡過濾布，其中的電子、原子、離子等可對其表面進行刻蝕，處理后的滌綸無紡過濾布和含氟拒水拒油整理劑能夠快速地黏結，黏合強度增大，使整理劑能夠牢固地固著在織物上表面，由于等離子表面處理僅涉及50～100nm，因此對織物原有的物理機械性能基本無影響［1－2］。傳統的拒水拒油后整理通過浸軋工藝達到目的，但是，此方法耗水、耗能、耗化學試劑，環境污染嚴重，不符合綠色染整節能減排的觀念［3］。因此，泡沫整理作為一項低給液高節能的加工技術備受重視和青睞。本實驗利用等離子體對滌綸無紡過濾布表面進行預處理，再利用泡沫整理技術對其進行拒水拒油整理，并探討了整理工藝處理后各項性能的變化。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

滌綸無紡過濾布，克重500g／m2；十二烷基硫酸鈉（SDS）；羥甲纖維素鈉（CMC）；羥乙基纖維素（HEC）；海藻酸鈉；氯化鈉；含氟拒水拒油整理劑TF－4105，含固量21.6%；黏合劑PA；滲透劑；二甲基甲酰胺等。

YG461E 電腦式透氣性測試儀，TH－8102S伺服電腦式萬能材料強力試驗機，KRUSS 靜滴接觸角／界面張力測試儀，低溫等離子體改性實驗儀，SD－400染色試樣小軋車等。

1.2 方 法

1.2.1 整理工藝路線

滌綸過濾布預處理→等離子體預處理→拒水拒油泡沫整理液配制→機械發泡→刮刀涂覆泡沫→壓輥壓泡→預烘（100 ℃，3min）→焙烘（140 ℃，5min）→性能測試。

1.2.2 樣品預處理

用二甲基甲酰胺溶劑浸泡滌綸無紡過濾布60min［4］，再利用超聲波清洗機［5］清洗30min，溫度為60 ℃，水洗后，放在烘箱中80 ℃烘干。

1.2.3 等離子體處理

利用低溫等離子體改性試驗儀對預處理過的滌綸無紡過濾布進行表面刻蝕改性，真空度為0.04 MPa，時間為3min。

1.2.4 拒水拒油泡沫整理

配制泡沫整理液：含氟拒水拒油整理劑TF－4105［6］50%，SDS 10%，CMC 2%，海藻酸鈉1%，HEC 1%，黏合劑PA 5%，滲透劑2%，氯化鈉30g／L。

將等離子體預處理過的過濾布采用泡沫整理液進行整理，烘干后檢測其物理化學性能的變化。

1.3 性能測試

1.3.1 拒水拒油泡沫整理劑體系

采用機械攪拌法起泡，以起泡的體積、半衰期和泡沫密度作為性能評價指標。分別將50 mL發泡劑和水的混合溶液倒入250mL 帶有刻度的燒杯中，在1 000r／min轉速下攪拌5min，記下泡沫的體積，并計算泡沫的半衰期。此方法簡單方便，重現性較好，并且形成的泡沫均勻細密，能夠較準確地反映發泡劑的發泡能力及穩定時間［8］。

1.3.2 接觸角

采用KRUSS靜滴接觸角／界面張力測試儀測試其對水、對油的接觸角。需要先測量過濾布的潤濕周長，再測量接觸角。

1.3.3 強力和透氣性

采用GB／T 3923.1—1997，在萬能強力試驗儀上測試原過濾布樣與整理后的過濾布樣強力。采用標準GB／T 5453—1997，以兩面壓強為200Pa時的透氣量表示。將原過濾布樣與整理后的過濾布樣在電腦式透氣儀上進行測試。

1.3.4 耐洗性

采用GB／T 8629—2001，洗滌劑用量為1.7g／L，洗滌條件為（40±2）℃，在家用洗衣機上洗滌，每次5min，60 ℃烘箱烘干。測量對水和油的接觸角后進行下一次洗滌，共洗滌10次。

1.3.5 SEM 和紅外光譜分析

采用JSM－6460LV SEM 掃描電子顯微鏡觀察分析未經處理、等離子體處理和泡沫整理后的滌綸無紡過濾布，對比其表面的形態變化。采用Nicolet FT－IR 儀進行紅外光譜分析。

2 結果與討論

2.1 泡沫整理液體系性能測試

泡沫整理體系性能測試結果表明，泡沫密度為0.425g／cm－3，體系黏度4 000 MPa·s，半衰期4h。泡沫基液攪拌后，發泡體積由原來的50mL變為200mL，發泡比1∶4，說明發泡力較好，泡沫大小均勻一致，在黏度為4 000 MPa·s條件下，體系流變性較好，可以使空氣進入液相內部與表面活性劑充分接觸，使得發泡充分均勻，泡沫大小均勻一致，且半衰期較長，可以保證泡沫能夠均勻有效地涂覆到過濾布的表面。

2.2 接觸角測試

由圖1可以看出，未經過整理的滌綸無紡布不具有拒水拒油性能；經過整理后的滌綸無紡布對水的接觸角達到105.24°，而對油接觸角也達到了102.59°。這是由于C—F鍵的極強極性，含氟的拒水拒油整理劑的表面張力很低，經過整理后的織物具有一定的拒水拒油性能。

圖1 拒水拒油接觸角測試結果Fig.1 Contact angle of water and oil repellent test results

2.3 物理性能

整理后，過濾布強力由1250N 下降到1190N，下降了4.8%；透氣度由22m3／（m2·min）下降至13m3／（m2·min），下降了41%，過濾布的性能保持較好，可以達到產業使用的需要。

2.4 耐洗性測試

由表1可看出，經過整理后的過濾布拒水拒油性明顯提高。隨著洗滌次數的增加，拒水拒油性能降低，但是下降的幅度不大，不影響過濾布的使用性能，能夠達到產業用的標準。

表1 整理后過濾布的耐洗性測試Tab.1 Washing ability test of non－woven polyester after treatment

2.5 SEM 分析

圖2是過濾布整理前后的SEM 電鏡圖。從圖2可以看出，a是未整理的滌綸，表面光滑；b是離子體整理后滌綸，表面出現了溝槽，纖維表面比較粗糙，說明等離子體刻蝕了纖維表面；c是等離子體處理并采用拒水拒油泡沫整理后的滌綸無紡布，表面出現一層含氟的拒水拒油膜。

2.6 紅外光譜分析

由圖3可知，與未整理樣相比，經過拒水拒油泡沫整理后的滌綸無紡過濾布在1 049.85 和1 101.56cm－1處都出現了很強的C—F 鍵伸縮吸收振動峰，說明整理后的過濾布表面吸附了含氟拒水拒油整理劑，具有一定的拒水拒油效果。

圖2 滌綸無紡布SEM 掃描電鏡圖Fig.2 SEM results of non－woven polyester

圖3 滌綸無紡布紅外光譜曲線Fig.3 Infrared spectral curve of non－woven polyester

3 結 論

滌綸無紡過濾布經等離子體表面刻蝕改性后，再進行拒水拒油泡沫整理，含氟整理劑可以很牢固地涂覆到過濾布的表面，使過濾布具有優良的拒水拒油性能，且過濾布的強力和透氣性變化不大，不會影響過濾布的使用性能。洗滌20 次后，對水的接觸角降低了5.6%，對油的接觸角降低了4.8%，下降幅度不大，仍然能達到產業需求。

低溫等離子體處理是清潔整理技術，可以使整理劑更快更牢固地結合到過濾布的表面。同時，泡沫整理劑可以節約能源，減少污水排放，綠色環保，具有良好的經濟效應。

［1］李淳，歐凌.等離子體處理滌綸織物的拒水拒油整理效果分析［J］.大連工業大學學報，2011，30（1）：65－68.（LI Chun，OU Ling.Plasma treatment of polyester fabric water and oil repellent finishing effect analysis［J］.Journal of Dalian Polytechnic University，2011，30（1）：65－68.）

［2］王成群，王琛，賀云云.低溫等離子體技術及其對纖維表面改性的研究進展［J］.印染助劑，2007，24（9）：7－11.

［3］徐秀娟，陳冬芝，鄭軍.真絲織物低溫等離子體拒水拒油整理研究［J］.現代紡織技術，2005（4）：1－3.

［4］李淳，趙瑩.常壓等離子體處理改善滌綸濾布的抗靜電性能［J］.產業用紡織品，2009（2）：32－34.

［5］王錦嫣，王鴻博，趙曉燕.氬等離子體預處理對納米結構銀非織造布抗菌性能的影響［J］.材料導報，2007，21（S1）：69－71.

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［7］李永庚，許海育.泡沫整理發泡原液的組成及性能研究［J］.印染助劑，2009，26（1）：23－27.

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