低溫等離子體改性纖維表面的原理

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-05-09

低溫等離子體一般指電子溫度低于10eV、部分電離的等離子體，其中包括熱等離子體（電子溫度約等于離子溫度）和冷等離子體（電子溫度遠(yuǎn)大于離子溫度）。只有冷等離子體適合對溫度敏感的紡織纖維材料進(jìn)行改性處理。

當(dāng)處理纖維時(shí)，反應(yīng)性等離子體形成氣體后，原子和反應(yīng)物種與纖維表面反應(yīng)會導(dǎo)致表面自由基位點(diǎn)的并入。這些自由基位點(diǎn)與其他自由基反應(yīng)，重新結(jié)合成各種官能團(tuán)。根據(jù)所使用反應(yīng)氣體的不同，可以形成不同的官能團(tuán)。等離子體與纖維表面的作用過程如圖所示。

等離子體與纖維表面的作用原理

等離子體表面處理改性纖維原理

反應(yīng)性氣體作用的等離子體
等離子體中處理纖維材料時(shí)，纖維表面出現(xiàn)的能量和粒子將會與纖維表面相互作用發(fā)生兩種反應(yīng)：一是刻蝕作用，在纖維表面發(fā)生氧化反應(yīng)或引入含氮基團(tuán)，若繼續(xù)反應(yīng)，則會發(fā)生氧化分解反應(yīng)導(dǎo)致離子、電子濺射的加速，使纖維表面生成H2、H2O、CO、CO2等氣態(tài)分子，進(jìn)而表面重量減輕，粗糙度被改變；二是部分交聯(lián)作用，活潑粒子和紫外光與纖維表面產(chǎn)生碰撞，會在纖維表面產(chǎn)生自由基，然后引入羧基等極性基團(tuán)，發(fā)生交聯(lián)和分子鏈的斷裂。

非反應(yīng)性氣體作用的等離子體
纖維材料在惰性氣體等離子體作用下發(fā)生刻蝕反應(yīng)、鍵的斷裂、生成新的自由基，從而在纖維表面發(fā)生交聯(lián)和雙鍵。在惰性氣體與纖維材料接觸時(shí)，理論上不發(fā)生任何反應(yīng)，只進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移使表面分子活化生成鏈自由基，自由基之間相互反應(yīng)生成表面交聯(lián)層。

低溫等離子體處理是在大氣壓下，經(jīng)電場傳遞能量后的氣體電子被加速與中性氣體分子或原子碰撞，碰撞會產(chǎn)生大量具有極高能量和活化作用的自由基，進(jìn)而反應(yīng)氣體被激發(fā)產(chǎn)生活性粒子，并隨著自由基的形成和重復(fù)性的鏈斷裂，發(fā)生氫的燒蝕和抽提，導(dǎo)致纖維表面微觀粗糙度的變化，從而改變表面特性。