準分子紫外輻射對紡織品的表面改性.pdf

1、實施無水染整的清潔生產是人們長期以來一直探索的課題，也是21世紀紡織加工的理想模式。準分子紫外燈是一種新型高強度非相干性單色紫外光源，利用紡織聚合物基質材料在特定波長的準分子紫外線照射下具有高的吸收性能，在纖維表面發(fā)生光化學反應，可以實現對紡織品的表面改性。準分子紫外燈以高輻射量、大輻照面積（目前可用的準分子紫外燈長達1.7 m）、操作簡便等優(yōu)點越來越受到人們的關注，它將是發(fā)展創(chuàng)新工藝的重要手段。
　　 本論文選擇KrCl*（2

2、22 nm）和Xe2*(172 nm)準分子紫外燈，分別對普通合成纖維滌綸、天然蛋白質纖維羊毛、高性能纖維間位芳綸(Nomex(R)ⅢA)和碳纖維進行表面改性。借助現代測試分析技術，研究了輻照處理因素對紡織品表面性能的影響，探索新型紫外光源對紡織品光化學表面改性的基礎理論和應用方法。這對開發(fā)新型環(huán)境友好的、具有我國自主知識產權的紡織品表面改性應用技術，具有極為重要的理論意義、指導作用和實用價值。
　　 滌綸以其強度高、實用性好等

3、優(yōu)點而成為目前世界上產量最大的合成纖維，但是，由于親水性差而導致其可染性、服用舒適性差，直接影響了它的應用。利用滌綸對222 nm紫外光有強吸收的特性，本文選擇KrCl*準分子紫外燈對滌綸織物進行輻照處理，在固定輻照間距(0.5 cm)和光源輸出功率(1.5kW)的條件下，改變輻照時間來調節(jié)準分子紫外燈的輻射量，對滌綸織物進行表面改性，研究輻照處理對滌綸織物各理化性能的影響。SEM和XPS測試結果表明，隨著輻射量的增大，纖維表面變粗糙，

4、表面氧、碳元素相對含量比值( O/C)增大，極性基團增多;滌綸織物潤濕性、光學和力學性能測試結果表明，KrCl*準分子紫外燈輻照處理改善了滌綸織物的表面潤濕性，經過8 J/cm2輻射量的處理，對水的潤濕時間從處理前的150 sec左右下降到28 sec，輻照處理染色樣能夠獲得明顯的深色效應，110℃下染色樣K/S值比原樣增加了1.9179，同時其白度值和斷裂強力分別下降了1.30％、3.24％（經向）和1.54％（緯向）。
　　

5、 作為毛紡工業(yè)主要原料的羊毛，其表面復雜的鱗片層結構成為染料、助劑的阻擋層，并使羊毛容易發(fā)生氈縮，因而極大地限制了它的應用。本文選用不同波長的KrCl*(222 nm)和Xe2*(172 nm)準分子紫外燈分別對羊毛織物進行輻照處理，SEM和XPS測試結果表明，經Xe2*準分子紫外燈輻照后，羊毛纖維表面受到劇烈刻蝕，表面更多的S-S鍵被氧化成SOx-;羊毛經KrCl*和Xe2*紫外燈輻照2 min后，織物表面對蒸餾水的接觸角從原來的12

6、9.4°分別下降到119.2°、74.4°，而其染色樣K/S值則分別增加了6.567、5.304;動態(tài)定向濕摩擦效應下降了35.29％、47.06％;泛黃指數分別增加了10.47、-0.39;斷裂強力均有所上升。也就是說，Xe2*準分子紫外燈輻照羊毛織物2 min即可顯著改善其表面潤濕性和一定的防氈縮性，染色織物有明顯的深色效應，同時不影響其黃度和力學性能。
　　 對于三大高性能纖維之一的間位芳綸織物，為了拓寬其在工業(yè)、民用、軍

7、用等方面的應用，改善其表面潤濕性和粘結性，針對芳綸可強烈吸收172nm紫外光，本文選用Xe2*準分子紫外燈進行輻照處理，研究不同光子傳輸環(huán)境（空氣、氮氣和氬氣）下輻照時間對織物理化性能的影響。SEM照片顯示氮氣下纖維表面被刻蝕得最嚴重，空氣下次之;XPS測試顯示，相比較于原樣表面，空氣中輻照樣表面產生的親水性-COOH含量最多，而氬氣條件下卻沒有檢測到?？椢镌诳諝?、氮氣和氬氣下輻照處理后，潤濕性均有明顯改善，織物對蒸餾水的潤濕時間隨著輻

8、照時間的延長而下降，處理2 min后，即從31.03 sec分別下降到9.32、2.79和10.15 sec;在此條件下尚無泛黃和強力損失。綜合考慮處理效果、實驗成本、效率等因素，空氣條件下輻照2 min即可有效改善其潤濕性，同時表面粘結強度增加93.57％，且不影響織物光學性能和力學性能。
　　 為了改善另一大高性能纖維碳纖維的表面性能，以利于增強復合材料，選用Xe2*準分子紫外燈進行輻照，SEM和XPS測試結果表明，纖維表面

9、粗糙度增加，極性增強，輻照2min后，對環(huán)氧樹脂的平衡吸附速率可提高150％左右，復合材料的短梁強度可提高約6.6％，彎曲強度提高約5.7％。
　　 本文將上述表面改性后的滌綸和芳綸織物浸漬于自制的Fe3O4磁流體中制備納米功能紡織品。SEM和VSM測試結果表明，紡織品經相應準分子紫外燈輻照處理后，纖維表面形態(tài)變得粗糙，對磁性Fe3O4納米粒子的吸附增多;磁性能隨織物輻照時間的延長而增強，而隨皂洗次數的增加減小甚微。因此，準分子