[论文解读] Plasma treatment advantages for textiles

Amelia Carolina Sparavigna|ArXiv.org|Jan 24, 2008

Surface Modification and Superhydrophobicity参考文献 8被引用 59

一句话总结

本文证明，等离子体处理提供了一种可持续的、针对表面的改性方法，可有效提升纺织品的润湿性、抗污性及抗起球性能。通过低温等离子体在低压或常压下处理，仅改变天然纤维（如棉、羊毛）和合成纤维的最表层结构，实现亲水或疏水改性，而不会影响材料整体性能。

ABSTRACT

The textile industry is searching for innovative production techniques to improve the product quality, as well as society requires new finishing techniques working in environmental respect. Plasma surface treatments show distinct advantages, because they are able to modify the surface properties of inert materials, sometimes with environment friendly devices. For fabrics, cold plasma treatments require the development of reliable and large systems. Such systems are now existing and the use of plasma physics in industrial problems is rapidly increasing. On textile surfaces, three main effects can be obtained depending on the treatment conditions: the cleaning effect, the increase of microroughness (anti-pilling finishing of wool) and the production of radicals to obtain hydrophilic surfaces. Plasma polymerisation, that is the deposition of solid polymeric materials with desired properties on textile substrates, is under development. The advantage of such plasma treatments is that the modification turns out to be restricted in the uppermost layers of the substrate, thus not affecting the overall desirable bulk properties. Here, we present the research results on the use of plasma physics in textile properties modification. Treatments on natural, wool and cotton, and on synthetic polymers to improve wetting are shown. Hydrophilic-hydrophobic treatments, dirt-repellent coatings are presented. Low-pressure and atmospheric-pressure glow discharge systems are also discussed.

研究动机与目标

• 研究等离子体处理作为传统纺织后整理工艺的环保替代方案。
• 评估等离子体处理在不破坏材料本体完整性的情况下，对天然与合成纺织品表面性能的改性效果。
• 评估等离子体聚合在纺织品表面沉积功能性聚合物涂层的潜力。
• 比较低压与常压辉光放电系统的工业可扩展性。
• 识别关键表面效应——清洁、微粗糙度增强及自由基生成——以实现纺织品性能的定制化调控。

提出的方法

• 采用低压与常压辉光放电系统对纺织基材进行低温等离子体处理。
• 利用等离子体诱导的表面活化，在纤维表面生成自由基。
• 通过等离子体聚合技术沉积具有特定表面能特性的薄层功能性聚合物涂层。
• 控制处理参数（如功率、气体类型、处理时间）以实现特定表面效应，如亲水性或疏水性。
• 使用表面表征技术（根据上下文推断）评估润湿性、微粗糙度及化学组成的改变。
• 在棉、羊毛及合成聚合物上评估处理效果，以评估其通用性与有效性。

实验结果

研究问题

• RQ1 等离子体处理如何提升棉和合成纤维等疏水性纺织材料的润湿性？
• RQ2 通过表面微粗糙度调控，等离子体处理在多大程度上可减少羊毛织物的起球现象？
• RQ3 与传统化学后整理方法相比，等离子体处理在环境与工业方面具有哪些优势？
• RQ4 等离子体聚合是否可有效用于在纺织基材上沉积耐久、功能性的涂层？
• RQ5 在可扩展性与表面改性效率方面，低压与常压等离子体系统有何差异？

主要发现

• 等离子体处理能有效提高惰性纺织材料（包括棉和合成纤维）的表面能与润湿性。
• 低温等离子体处理可在羊毛纤维表面诱导微粗糙度，通过表面改性显著降低起球倾向。
• 表面自由基的形成可实现亲水表面的构建，从而提升吸水性与染色亲和力。
• 等离子体聚合可实现具有定制表面性能的功能性聚合物涂层沉积，如抗污性。
• 表面改性局限于最外层，纺织基材的本体机械与热学性能得以保持。
• 常压等离子体系统现适用于工业规模的纺织品处理，支持大规模、连续化加工。