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羊绒纤维表面有一层疏水致密的鳞片层,因为鳞片层阻碍了染料进入纤维内部,所以印染加工中,都需要在高温沸煮的环境中进行。但是高温会造成对羊绒纤维的破坏,影响羊绒制品的优良性能。在传统印染工艺中,可通过添加化学试剂来解决这一问题的,可效果也不是很好,而且还会带来严重的化学污染。在现如今这个提倡环保生产的大环境下,传统的工艺受到极大的限制。
等离子体科学和技术是这些年来发展比较快的一类新的绿色化学与环保生产技术。它主要是对表面进行改性而不会对材料本身造成破坏,但是却能很大程度上保留材料本来有的物理机械性能。
本文首先用微波等离子体对羊绒纤维进行处理。分别以氮气和氧气为处理气体,探讨等离子体处理条件对羊绒纤维物理、化学性能以及印染加工性能的影响,确定等离子体处理的功率、压力和时间。
经过羊绒纤维的扫描电镜(SEM)图像分析发现,等离子体处理后羊绒的鳞片层受到一定程度的刻蚀,鳞片边缘变薄。
对等离子体处理前后羊绒的XPS分析发现,不论氮,还是氧等离子体处理后羊绒纤维表面的含C量都比处理前有所降低,O、N、S的含量都有所提高。
通过表面的SEM测试和XPS的元素定量分析,可以看出,经过等离子体处理后,羊绒表面鳞片部分被破坏有利于染料进入,引入了含氮、含氧极性基团,增加了羊绒纤维的亲水性,这些都有利于羊绒的印染加工。
染色和印花实验结果表明,在适当条件下,羊绒纤维经氮气或氧气等离子体处理后,上染率和固色率有所提高,等离子体处理后羊绒纤维80℃染色可以达到未处理纤维98℃染色的效果。氮等离子体处理最佳条件为:处理时间lmin、压强20Pa、功率100W(酸性染料染色),处理时间5min、压强30Pa、功率mOW(活性染料染色)。氧等离子体处理最佳条件为:处理时间3min、压强30Pa、功率100W(酸性染料染色),处理时间10min、压强30Pa、功率100W(活性染料染色)。
以最佳等离子条件处理的羊绒织物进行活性染料平网印花,并测其K/S值和色牢度,和未处理的羊绒织物进行比较。实验得出,处理后的羊绒织物印花的K/S相对于未处理的羊绒织物有明显的提高,色牢度也有一定的提高。
本课题的研究表明,等离子处理改性可以作为羊绒织物染整加工的预处理技术,通过等离子体改性可以实现羊绒的低温染色,还能节省能源和化学品,减少生产过程中得废物排放数量,推动环境保护和清洁生产。