紡織品接枝改性方式研討論文

紡織品接枝改性方式研討論文高能輻射又稱為高能射線或電離輻射，與物質(zhì)作用后能夠產(chǎn)生激發(fā)和引起電離［１］。高能輻射的種類主要有以下幾種［１］：ａ）重荷電粒子，主要有質(zhì)子、核、介子、超子、粒子及核裂變碎片；ｂ）快速電子，帶有負(fù)電荷；ｃ）高能光子，波長(zhǎng)短于１００Ａ。的電磁波，其靜止質(zhì)量為０；ｄ）中子，其靜止質(zhì)量與質(zhì)子相像，不帶電，易與物質(zhì)引起核反應(yīng)，它的壽命較短。目前在輻射加工中所采納的射線主要有加速器所產(chǎn)生的快速電子，放射性核素產(chǎn)生的γ射線，Ｘ射線機(jī)所產(chǎn)生的Ｘ射線等［１］。高能輻射化學(xué)反應(yīng)具有能量比較高，范圍為幾千電子伏特（ｋｅＶ）至幾百萬(wàn)電子伏特（ＭｅＶ）；輻射化學(xué)反應(yīng)中的一個(gè)高能粒子可產(chǎn)生許多激發(fā)分子或離子，在作用過(guò)程中所生成的活性粒子種類許多；輻射化學(xué)反應(yīng)中活性粒子集中于入射粒子的徑跡上，然后再進(jìn)行集中等優(yōu)點(diǎn)［１］，因此能引起一些采納熱學(xué)或光化學(xué)法所難以達(dá)到的反應(yīng)。高能輻射接枝技術(shù)就是利用高能射線對(duì)物質(zhì)進(jìn)行照耀，使聚合物分子鏈產(chǎn)生自由基引發(fā)單體接枝，從而使接枝處理后物質(zhì)的物理或者化學(xué)性質(zhì)達(dá)到人們的要求。

高能輻射接枝技術(shù)的加工方法

高能輻射接枝技術(shù)在紡織品改性中常用的有共輻照和預(yù)輻照兩種加工方法。

共輻照法接枝。高能輻射的共輻照法接枝是將被加工物質(zhì)和單體同時(shí)輻照，物質(zhì)在射線作用下產(chǎn)生自由基，直接單體聚合，并與被加工物質(zhì)反應(yīng)得到接枝共聚物［４］。共輻照接枝主要實(shí)行兩種方法：一種是被加工物質(zhì)在單體反應(yīng)液中輻照引發(fā)接枝，另外一種是被加工物質(zhì)浸軋單體后放入輻射場(chǎng)反應(yīng)［５］。共輻照方法中自由基的利用率高，因而接枝所需的輻照劑量低，但共輻照時(shí)單體較簡(jiǎn)單形成均聚物，所以試驗(yàn)中應(yīng)設(shè)法削減均聚物的形成［４］。

預(yù)輻照法接枝。高能輻射的預(yù)輻照法接枝聚合是指先將被加工物質(zhì)放入輻照?qǐng)鲚椪湛隙〞r(shí)間后取出，再放進(jìn)單體反應(yīng)溶液中進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)［５］。輻照時(shí)需要限氧或絕氧，目前也有空氣中進(jìn)行高能輻射接枝的討論。預(yù)輻照法最大優(yōu)點(diǎn)是單體不受射線照耀，因而均聚物很少，但預(yù)輻照法接枝中能引發(fā)接枝反應(yīng)的自由基所占的百分率低于共輻照法，因此接枝所需的輻照劑量要比共輻照法的大［４］。相對(duì)于共輻照發(fā)，預(yù)輻照法輻照接枝操作更簡(jiǎn)潔，接枝樣品的洗滌更為便利［５］。

紡織品接枝改性中常用的高能輻射接枝法

目前應(yīng)用的高能輻射，根據(jù)輻射源可分為：放射性的自然?物質(zhì)如鐳、鈾等及鈷、銫”等放射性同位素與核反應(yīng)堆產(chǎn)物等；用機(jī)械發(fā)生的如電子束、Ｘ射線、微波、紫外線等兩大類。紡織業(yè)上使用較多的是鈷、電子加速器、紫外線和低溫等離子體４種［６］。

γ射線接枝處理。γ射線是與光一樣的電磁波，但是能量比可見光要大得多。γ射線粒子相對(duì)能量高、穿透力量強(qiáng)，可深及纖維內(nèi)部，可用于加工較厚的物體。相比于電子加速器，γ射線源的劑量勻稱性要比加速器所產(chǎn)生的電子射線好得多。目前在工業(yè)加工中使用的射線源主要有Ｃｏ－６０和Ｃｓ－１３７。γ具有易于大量生產(chǎn)，價(jià)格較廉價(jià)，操作、使用與維護(hù)便利，并以金屬狀態(tài)存在，還有可依據(jù)使用需要制成不同外形等優(yōu)點(diǎn)。因此是目前輻射加工中使用得最多的γ輻射源［１］。Ｃｏ－６０能放射出高能量的γ射線，使纖維上產(chǎn)生自由基引發(fā)接枝反應(yīng)。目前將γ射線接枝技術(shù)應(yīng)用于紡織品接枝改性的討論有，周紹強(qiáng)討論采納了Ｃｏ－６０γ射線在有氧和無(wú)氧氛圍中預(yù)輻照真絲，引發(fā)真絲與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的`接枝共聚反應(yīng)，從而提高絲織品的抗菌力量［５］；胡盼盼等討論在氮?dú)猸h(huán)境中，真絲在單體（Ｎ，Ｎ鷚謊羌諄雙丙烯酞胺）溶液中進(jìn)行Ｃｏ６０—γ射線照耀，處理后真絲顯示良好的抗皺性［７］。還有通過(guò)射線引發(fā)蠶絲均相溶液接枝丙烯腈，再將接枝液紡絲。這樣使廢絲得到充分的利用［８］。

電子束接枝處理。電子束輻照技術(shù)就是利用高壓電場(chǎng)加速的高能電子束照耀物質(zhì)，通過(guò)高能電子使物質(zhì)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子引發(fā)各種化學(xué)反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變或改善物質(zhì)的性能。電子束的放射裝置是電子束輻照裝置又叫電子加速器電子。電子加速器分為：低能端（０．１～０．３ＭｅＶ）電子簾加速器、中能端（０．３～５ＭｅＶ）地那米加速器、高能端（３～１０ＭｅＶ）電子直線加速器３種。低中能加速器通常采納直流高壓，加速的是連續(xù)的電子束；高能加速器，也可能采納高頻高壓微波功率源，此時(shí)，加速的是脈沖電子束。加速器的功率很大，射線能量易于掌握，但是電子束在被加工物質(zhì)中的穿透力量很低，能量分布勻稱性較差，因此常用于加工薄膜、薄壁或者物體的表面，假如加工較厚的物質(zhì)則需要采納兩側(cè)照耀使物質(zhì)得到充分勻稱的輻照［１］。對(duì)于疏水性纖維基材在親水性單體水溶液的接枝處理，采納膜封方式電子束接枝聚合法可取得較好的接枝效果。膜封方式電子束接枝聚合法以狹窄的膜間為反應(yīng)槽，在兩高分子膜之間夾入單體溶液和基材，形成薄層單體水溶液，試驗(yàn)中對(duì)膜進(jìn)行電子束照耀，利用電子束的滲透力量，使單體與基材整體勻稱接枝。膜封方式電子束接枝聚合法的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)误w溶液被強(qiáng)制性地附著于纖維基材，可提高反應(yīng)的勻稱性，解決了共輻照處理過(guò)程中基材上單體浸漬的不充分所造成的接枝不勻稱的現(xiàn)象；單體溶液只供應(yīng)纖維基材接枝必需量，解決了采納預(yù)輻照法時(shí)單體溶液呈現(xiàn)的粘稠狀態(tài)，簡(jiǎn)單產(chǎn)生大量的均聚物，使單體不能有效利用，產(chǎn)生鋪張的現(xiàn)象；膜可抑制空氣中氧的進(jìn)入，而不需使用氮?dú)鈵圩o(hù)，便利生產(chǎn)［９］。在紡織品的電子束接枝處理討論中，通過(guò)電子束接枝處理后可以改善紡織品的各種性能，如：親水性、抗靜電性、阻燃性等性能。劉偉，郝建鋼［１０］利用地那米型電子加速器將單體甲基丙烯酸（ＭＡＡ）、丙烯酸（ＡＡ）和丙烯酰胺（ＡＡｍ）分別與滌綸織物進(jìn)行共輻照接枝，接枝后樣品無(wú)熔滴現(xiàn)象，阻燃性能得到了改善，且織物的浸潤(rùn)力量有所提高。劉今強(qiáng)等［１１］采納簾式電子加速器對(duì)蠶絲和棉纖維進(jìn)行２Ｄ樹脂及ＢＴＣＡ的預(yù)輻照和共輻照交聯(lián)試驗(yàn)；提高了織物的抗皺性。并且用預(yù)輻照和共輻照方法對(duì)羊毛纖維進(jìn)行甲基丙烯酸羥乙酯（ＨＥＭＡ）的接枝試驗(yàn)，結(jié)果顯示羊毛的ＨＥＭＡ電子束輻照接枝是有效的，在優(yōu)化的條件下，接枝率可以達(dá)到２０％以上［１２］。

等離子體接枝處理。等離子體是由高能粒子（電子，正負(fù)離子，中性粒子）和紫外線組成［１３］。等離子體分為高溫等離子體（或者平衡等離子體）和低溫等離子體（或者非平衡等離子體）兩類。由于紡織品在高溫下易受損，所以，目前在紡織品領(lǐng)域中應(yīng)用的等離子體主要是低溫等離子體［１４］。等離子體接枝聚合（ＰＧＰ）法，運(yùn)用等離子體促使纖維表面大分子活化，生成自由基，大分子自由基引發(fā)接枝單體反應(yīng)，使單體接枝到纖維表面，構(gòu)成新表層。等離子體表面處理生成的自由基壽命比較長(zhǎng)，在常溫空氣中，約有６５％的自由基特別穩(wěn)定，壽命在１０ｄ以上；隨著溫度的上升，自由基活性增大，不穩(wěn)定的自由基簡(jiǎn)單重新結(jié)合，自由基強(qiáng)度快速削減，當(dāng)溫度從２５℃上升到１００℃，５ｍｉｎ內(nèi)自由基強(qiáng)度即削減２０％～４５％［１３］。等離子處理常用的氣氛環(huán)境有氬氣（Ａｒ）、氧氣、氮?dú)夂涂諝獾?，不同氣氛等離子體引發(fā)的接枝改性存在差異。如李淳和王曉討論了不同氣氛下大氣壓介質(zhì)阻擋放電引發(fā)亞麻織物接枝丙烯酸的效果與差異，結(jié)果表明，空氣、氦氣等離子體引發(fā)產(chǎn)生的接枝物比氮?dú)庖l(fā)產(chǎn)生的要?jiǎng)蚍Q，其中空氣等離子體處理的效果最好［１５］。低溫等離子體表面改性是一種以物理手段處理纖維，使纖維達(dá)到與化學(xué)處理一樣效果的方法［１４］。低溫等離子體引發(fā)單體在織物表面發(fā)生的接枝聚合反應(yīng)僅限于纖維、高分子材料的表面，其深度比其它滲透性輻射要小得多，強(qiáng)度則大得多。等離子體處理轉(zhuǎn)變了纖維的表面特性，從而使纖維具有抱負(fù)的應(yīng)用效果，但是不破壞纖維自身的性質(zhì)，這樣既可保持織物原有優(yōu)點(diǎn)，又可給予其新特性或消退某些缺點(diǎn)。同時(shí)等離子體表面改性是干態(tài)處理，清潔高效，操作簡(jiǎn)潔且易掌握，節(jié)省用水，環(huán)境污染小［１４］，具有寬闊的進(jìn)展空間。目前紡織品接枝改性處理利用的低溫等離子體接枝技術(shù)主要有電暈放電、介質(zhì)阻擋放電、微波放電和次輝光放電低溫等離子體處理。

電暈（ｃｏｒｏｎａ）放電是指當(dāng)氣體局部擊穿后絕緣破壞，其內(nèi)阻降低，放電快速越過(guò)自持電流區(qū)后便馬上消失極間電壓減小的現(xiàn)象，并同時(shí)在電極四周產(chǎn)生昏暗輝光［１６］。電暈放電與火花放電、輝光放電、弧光放電在相應(yīng)條件下可以相互轉(zhuǎn)化［１７］。電暈放電處理的作用機(jī)理有氧化理論、降解理論、氫鍵理論、交聯(lián)理論、臭氧理論和駐極體理論等幾種說(shuō)法［１８］。電暈放電可以在大氣壓或更高的氣壓下工作［１７］，被廣泛應(yīng)用于高分子材料的表面改性。目前在紡織品接枝改性方面的討論有，郭玉海等［１９－２０］采納在引發(fā)劑參加下，電暈放電引發(fā)棉織物和滌綸織物表面接枝丙烯酸。電暈放電的能量比介質(zhì)阻擋放電和大氣壓下輝光放電能量要小，并且放電形式為絲狀放電，能量不勻稱導(dǎo)致織物表面接枝不勻稱，但是處理時(shí)間短、速度快，可在線上進(jìn)行；無(wú)廢液污染；操作很簡(jiǎn)潔。

介質(zhì)阻擋放電（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ，ＤＢＤ）又稱為介質(zhì)阻擋電暈放電或無(wú)聲放電，是有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電。介質(zhì)阻擋放電能夠在高氣壓和很寬的頻率范圍內(nèi)工作，通常工作氣壓為大氣壓，電源頻率為５０～１ＭＨｚ［１７］。介質(zhì)阻擋放電在常壓下能夠產(chǎn)生高能量的非平衡等離子體，能夠在低溫或者常溫條件下引發(fā)各種化學(xué)反應(yīng)。在介質(zhì)阻擋放電諸多形式的電極結(jié)構(gòu)中，平板式電極結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中高分子和金屬薄膜及板材等材料的加工改性［１７］。目前通過(guò)介質(zhì)阻擋放電對(duì)紡織品進(jìn)行接枝改性處理的討論許多，如祝侶等［２１］利用介質(zhì)阻擋放電發(fā)生器產(chǎn)生的低溫等離子體對(duì)面料進(jìn)行接枝改性處理，在海藻酸纖維表面接枝丙烯酰胺，改善纖維的耐堿性。處理后纖維的耐堿性得到改善，吸濕性沒(méi)有顯著變化，并且大部分纖維的斷裂強(qiáng)度有所提高，試驗(yàn)中得到最佳的工藝條件為：放電功率１００Ｗ，放電時(shí)間４ｍｉｎ，丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)４０％，接枝時(shí)間６０ｍｉｎ；宋路明等［２２］通過(guò)介質(zhì)阻擋放電引發(fā)亞麻接枝丙烯酰胺，提高亞麻的染色性能；李淳等［２３］采納大氣壓介質(zhì)阻擋放電將混合單體（苯乙烯和丙烯酸）接枝到亞麻織物上，提高了織物的染色性，同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果顯示混合接枝單體能夠抑制單體本身的均聚反應(yīng)，提高單體的接枝率等。介質(zhì)阻擋放電的不足之處是放電不穩(wěn)定，難以對(duì)材料進(jìn)行勻稱處理，并且放電形式是成絲狀放電，掌握不當(dāng)易轉(zhuǎn)變成弧光放電［１７］。

微波低溫等離子體是在２．４５ＧＨｚ的微波高頻率下放電而獲得的低溫等離子體，相對(duì)于常規(guī)射頻電場(chǎng)（１３．５６ＭＨｚ）放電產(chǎn)生的等離子體，它具有電子密度高，能量大，更易于引發(fā)物理變化和化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)［２４］。目前馬曉光等［２５］在紡織品的微波等離子接枝處理方面進(jìn)行了許多的討論，如利用Ａｒ微波等離子體引發(fā)接枝聚合法，將２－丙烯酰胺－２－甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）接枝聚合到棉針織物上，使ＰＡＭＰＳ凝膠與紡織品相結(jié)合，從而使織物的靜水壓具有隨環(huán)境濕度的變化而自動(dòng)調(diào)整的智能性；張曉林等［２６］討論了聚酯膜微波低溫等離子體接枝丙烯酸處理；還有通過(guò)微波低溫等離子處理在純棉針織物上接枝ＣＦ４，處理后織物的拒水效果顯著［２７］；于丹琦等［２８］在真絲上接枝新型磷系阻燃劑增加織物的阻燃性能，等等。

大氣壓次輝光放電是１９６８年加拿大渥太華北方電力公司ＲＢａｒｔｎｉｋａｓ的發(fā)覺，他發(fā)覺在短間隙的平行金屬板之間（或覆以介質(zhì)）的氦氣（Ｈｅ）溝通放電中，產(chǎn)生了脈沖或無(wú)脈沖的輝光放電，他將這種放電定義為“Ｐｓｅｕｄｏｇｌｏｗ”（次的、假的）放電［２９］。大氣壓次輝光放電呈現(xiàn)勻稱的霧狀放電，并且大氣壓次輝光放電所需能量密度較小，可在每半個(gè)周期內(nèi)多次勻稱放電、產(chǎn)生更多活性粒子、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，可在大氣壓下進(jìn)行操作等優(yōu)點(diǎn)［２９］。大氣壓次輝光放電技術(shù)己經(jīng)成熟，并被應(yīng)用于工業(yè)化的生產(chǎn)中如材料表面接枝、表面催化，物質(zhì)的化學(xué)合成，以及各種粉、粒、片材料的表面改性和紡織品的表面處理等。上海市紡織科學(xué)討論院利用高壓脈沖電源，通過(guò)在極板與介質(zhì)之間掩蓋金屬網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了空氣中次輝光放電，并已勝利地應(yīng)用于羊毛纖維的表面改性［２９］。汪毅［３０］采納常壓次輝放光等離子體對(duì)ＰＥ／ＰＰ非織造布進(jìn)行預(yù)處理，然后與甲基丙烯酸接枝聚合改性。接枝處理后非織造面料的潤(rùn)濕性能，染色性能和抗靜電性能都得到了提高。大氣壓次輝光放電勻稱性好，處理紡織品和碳纖維等材料不會(huì)消失擊穿和燃燒現(xiàn)象，處理溫度接近室溫，而且效率高，成本低，適合紡織材料的表面改性處理，有很好的應(yīng)用前景［２９］。

紫外線接枝處理。紫外線（ＵＶ）是波長(zhǎng)比可見光短，但比Ｘ射線長(zhǎng)的電磁輻射。紫外光在電磁波譜中范圍波長(zhǎng)為１０～４００ｎｍ。紫外光（ＵＶ）具有高能量、清潔環(huán)保、節(jié)水節(jié)能、常壓空氣中可以操作的特性，因此近年來(lái)引起了人們關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于材料的改性。紫外光引發(fā)紡織品的接枝改性是利用光引發(fā)劑先汲取紫外光的輻射能分裂成自由基，然后將自由基轉(zhuǎn)移給纖維素大分子得到纖維素大分子自由基，最終纖維素大分子自由基引發(fā)單體發(fā)生接枝聚合反應(yīng)。楊啟鵬等［３１］利用光引發(fā)劑（２，４，６－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化膦）引發(fā)亞麻織物與丙烯酰胺發(fā)生接枝聚合反應(yīng)。張富青和江學(xué)良［３２］以甲基丙烯酸羥乙酯（ＨＥＭＡ）作為接枝單體，采納紫外輻照方法，對(duì)ＰＢＴ無(wú)紡布血液濾進(jìn)行表面改性。接枝后纖維表面變得粗糙，并且表面有顆粒狀附著物，明顯提高了ＰＢＴ無(wú)妨布的吸濕性。還有利用紫外線對(duì)尼龍６６織物進(jìn)行阻燃處理，表面接枝丙烯酰胺，提高織物的阻燃性能［３３］。蔣孝山采納紫外線引發(fā)接枝聚合的方法，將丙烯酸接枝到ＰＶＣ纖維的表面；經(jīng)表面改性后，改性纖維膜對(duì)陽(yáng)離子艷紅染料的吸附性變好［３４］。

結(jié)論與展望

相對(duì)于化學(xué)引發(fā)接枝，高