等離子體技術在紡織上的應用紡科1201班曹文靜1等離子體概念1.1等離子體電子的負電荷總數和離子的正電荷總數在數值上相等、宏觀上呈現電中性的一種全新的物質聚集態，是物質三態外的另一狀態，被稱為第四態。1.2等離子體的分類大多數分類是將等離子體分為熱和冷（高溫和低溫）等離子體。紡織染整加工中主要應用低溫等離子體。2等離子體在處理加工中的應用等離子體技術在紡織上的應用始于50年代，我國是從80年代開始對等離子體處理紡織品進行研究。這些研究，根據起應用目的不同大體可分為兩大類：一是作為纖維材料的結構研究，二是用于纖維的表面改性處理。等離子體處理可改變：紡織材料的機械性能。如提高毛織物的防縮性能，也可提高毛、棉、絲織物的抗皺性。織物的表面性能。等離子體用來對滌綸織物進行抗靜電整理，可使織物表面光滑或粗糙。織物的表面吸濕性。如增加滌綸等合成纖維紡織品的表面吸濕性，同時可作為防污及防靜電整理。紡織品的印染性能。如提高棉、毛纖維的毛細管性能，從而提高織物染色性。可提高毛纖維及其它纖維的漂白性能。2.1等離子體處理兔毛兔毛經等離子體處理后，表面摩擦系數增加，抱合力增大，可紡性大為提高。同時，等離子體處理的兔毛染色性能也可大大提高。2.2等離子體處理苧麻利用氧氣低溫等離子體處理苧麻織物，發現苧麻織物的失重率、毛細管效應、上染率和染色性都會變化。失重率隨處理時間延長而增加，說明等離子體對苧麻纖維發生了刻蝕，纖維表面粗糙程度增加。毛細管效應明顯增加，說明纖維表面潤濕性有所改善。毛細管效應的變化主要取決于表面改性。隨著等離子體處理時間的延長，苧麻纖維對直接染料的上染率、對織物重有所增加，也是在處理的前30s增加最快，以后有所變慢并趨于穩定。隨著上染率的變化，顏色深度也相應變化，和未處理的織物相比，有一定的增深效果。2.3等離子體處理羊毛下圖為羊毛等離子體處理加工裝置。該裝置主要包括羊毛等離子體發生器、傳輸帶、散熱器、抽氣裝置等。2.3.1羊毛等離子體處理加工設備的組成與作用等離子體發生器當兩電極上施加高壓、高頻脈沖電源后，阻擋介質層之間就產生了微通道放電，在極板之間產生了等離子體。傳輸帶本設備采用導帶傳送裝置，以降低毛條在處理運行中所受到的牽拉張力，減少甚至杜絕生產過程中的斷條現象。散熱器為了減少等離子體能量對纖維含濕的汽化損耗，羊毛纖維在進入等離子體處理之前必須預烘，盡可能去掉水分。2.3.1羊毛等離子體處理加工設備的組成與作用抽氣裝置本設備在封閉處理箱體的頂部安裝了抽氣設備，為不使生產場所集聚過量的臭氧。毛條成形裝置該部分可以選用成型的毛紡設備，可以球進球出，也可以筒進筒出。電器控制中心本機配置了3套減速、變頻調速系統，以確保毛條卷裝、喂入與加工處理單元間的同步。2.3.2羊毛纖維品質指標對比表1等離子體處理前后羊毛纖維的主要品質指標2.3.2羊毛纖維品質指標對比經等離子體處理的羊毛纖維，平均長度有所減少，這應該是由于一次針梳受到牽伸斷裂所致，與等離子體處理關系不大。此外，纖維的摩擦系數獲得了明顯提高，這有利于纖維之間的抱合紡紗。2.3.3機理分析羊毛纖維在等離子體處理時，纖維間的分子間力增加，從而提高了纖維的摩擦系數。羊毛纖維表面分子鏈中的某些碳原子的化學鍵被打斷，碳原子游離出來，與等離子體中的氧自由基結合成CO或CO2而被排出，使鱗片表面留下空缺而變得“坑坑洼洼”，這就是等離子體的所謂“刻蝕”作用。2.3.3機理分析在上述作用過程中，羊毛纖維被進行了一次“清洗”，表面老化、易脫落的膠質細胞被大量“洗”掉，這相當于去除了纖維之間產生滑動摩擦的介質，使摩擦力增大。等離子體處理后的羊毛纖維，其順逆向摩擦系數的差異明顯減少。這可以解釋為鱗片“芒刺”狀態的減弱，使羊毛纖維本體的實際接觸面積增大，加上纖維為被清洗的原因，摩擦力也增大。2.3.4等離子體處理羊毛的實際意義正常的纖維在拉斷之前有較大的纖維間滑移，而經等離子體處理過的纖維由于摩擦系數增大，故斷裂前的纖維間滑移減少，這并不影響羊毛本體的性能。經過等離子體處理后的羊毛纖維可以降低紡紗線密度，從而可以適當地降低一些紗線的捻系數，以保持紗線原有的斷裂伸長。2.3.4等離子體處理羊毛的實際意義等離子體處理后的羊毛抱合力增大，使纖維較為板結，手感有所粗糙。工藝設計中，紗線的捻系數應該比同類品種未經等離子體處理的紗線略少一些，便可以改善織物手感，使產品實物質量達到滑糯的風格。經等離子體處理的羊毛纖維的上色速率與得色量都優于未經處理的羊毛。3等離子體技術的優缺點優點在實際的生產過程中，不依賴于水資源，能夠大量節約用水，同時生產過程中進行嚴格的生產控制，能夠有效地節能，防止污染。缺點在密閉生產設備中生產，需要設定的因素也偏多，控制難度大；對于設備的要求較高，也較復雜，還需要進一步完善；生產過程中的化學反應復雜，不同的等離子體實際上的生產效果是不同的，所以還有很多需要進行研究的方面。4等離子體技術的發展等離子體在紡織領域的應用主要有刻蝕活化、接枝改性、聚合或沉積覆膜等3種形式，廣泛應用于紡織纖維、紗線、