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低温等离子体改性纤维表面的原理

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-05-09
低温等离子体一般指电子温度低于10eV、部分电离的等离子体,其中包括热等离子体(电子温度约等于离子温度)和冷等离子体(电子温度远大于离子温度)。只有冷等离子体适合对温度敏感的纺织纤维材料进行改性处理。

当处理纤维时,反应性等离子体形成气体后,原子和反应物种与纤维表面反应会导致表面自由基位点的并入。这些自由基位点与其他自由基反应,重新结合成各种官能团。根据所使用反应气体的不同,可以形成不同的官能团。等离子体与纤维表面的作用过程如图所示。
等离子体与纤维表面的作用原理
等离子体与纤维表面的作用原理

等离子体表面处理改性纤维原理


反应性气体作用的等离子体
等离子体中处理纤维材料时,纤维表面出现的能量和粒子将会与纤维表面相互作用发生两种反应:一是刻蚀作用,在纤维表面发生氧化反应或引入含氮基团,若继续反应,则会发生氧化分解反应导致离子、电子溅射的加速,使纤维表面生成H2、H2O、CO、CO2等气态分子,进而表面重量减轻,粗糙度被改变;二是部分交联作用,活泼粒子和紫外光与纤维表面产生碰撞,会在纤维表面产生自由基,然后引入羧基等极性基团,发生交联和分子链的断裂。

非反应性气体作用的等离子体
纤维材料在惰性气体等离子体作用下发生刻蚀反应、键的断裂、生成新的自由基,从而在纤维表面发生交联和双键。在惰性气体与纤维材料接触时,理论上不发生任何反应,只进行能量转移使表面分子活化生成链自由基,自由基之间相互反应生成表面交联层。

低温等离子体处理是在大气压下,经电场传递能量后的气体电子被加速与中性气体分子或原子碰撞,碰撞会产生大量具有极高能量和活化作用的自由基,进而反应气体被激发产生活性粒子,并随着自由基的形成和重复性的链断裂,发生氢的烧蚀和抽提,导致纤维表面微观粗糙度的变化,从而改变表面特性。
 

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