[發(fā)明專利]一種對聚酯長纖的遠(yuǎn)程等離子表面改性的方法

有效

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• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102392345A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈風(fēng)雷;丁建中;陳國強(qiáng);湯方明;王麗麗
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇恒力化纖股份有限公司
• 主分類號: D06M10/06
• 分類號: D06M10/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚酯纖維材料表面改性的方法，特別是涉及一種對聚酯長纖的遠(yuǎn)程等離子表面改性的方法，具體地說是一種對聚酯長纖的遠(yuǎn)程等離子一步法表面改性的方法。

背景技術(shù)

等離子體是物質(zhì)的第四態(tài)，是由大量電子、陽離子、自由基組成，這些具有高活性及高能量的微觀粒子可以與材料表面發(fā)生作用，從而在不改變材料本體性能的基礎(chǔ)上，賦予材料以新的特性，如粘接性、反應(yīng)性、生物相容性、吸水性等，從而大幅度拓展材料的使用領(lǐng)域。目前在材料改性領(lǐng)域中較為常用的是低溫等離子改性，通常在真空條件下，利用電容或電感激發(fā)產(chǎn)生等離子，從而對放置于等離子放電區(qū)中的材料表面進(jìn)行改性。但在利用這些常規(guī)等離子處理材料時(shí)，由于等離子條件受到電場強(qiáng)度、壓力變化等顯著影響，在等離子體中電子能量具有較寬的分布，含有部分高能粒子，因此會造成等離子解離，使材料性能發(fā)生劣化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用遠(yuǎn)程等離子來進(jìn)行材料表面處理即可有效地解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。遠(yuǎn)程等離子是指將待處理的材料不直接放置在等離子放電區(qū)，而是放置于沿氣流方向等離子放電區(qū)下游某一距離處，由此，在產(chǎn)生的等離子中的各種活性粒子、高能粒子并不直接與待處理的材料表面接觸，這些活性粒子、高能粒子可能隨處理氣體一起運(yùn)動，由于高能粒子的壽命較短，而活性粒子的壽命較長，因此，在這些粒子隨著處理氣體的運(yùn)動過程中，只有活性粒子可以到達(dá)待處理材料表面，由此，既可以避免由于高能粒子的轟擊、刻蝕所造成的材料性能的劣化，同時(shí)又能使材料表面進(jìn)行相應(yīng)的改性，因此遠(yuǎn)程等離子表面改性對聚合物特別適宜。

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)分子鏈中含有苯環(huán)和酯基，分子鏈比較剛性，結(jié)構(gòu)規(guī)整，在制備PET纖維，分子鏈?zhǔn)艿嚼僮饔枚a(chǎn)生明顯的取向和結(jié)晶作用，因此，其拉仲強(qiáng)度、拉仲彈性模量及抗皺性良好，但正是由于在聚酯纖維制備過程中的結(jié)晶和取向作用，再加上PET中的酯基極性較弱，導(dǎo)致所制備的滌綸表面極性低，染色性能差，與復(fù)合材料的結(jié)合能力弱。也有人采用化學(xué)反應(yīng)方法如堿減量等來處理滌綸纖維，但采用這些方法會對PET纖維的結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響到聚酯纖維的性能，同時(shí)必須對污水進(jìn)行處理，否則會造成環(huán)境污染。

將聚酯纖維置于等離子區(qū)中，在等離子作用下，可以在聚酯纖維表面形成活性點(diǎn)，這些活性點(diǎn)可以引發(fā)進(jìn)一步的表面改性，使聚酯纖維表面接枝生成具有反應(yīng)性官能團(tuán)，從而改善聚酯纖維的表面性質(zhì)，使其能適應(yīng)染色或與聚合物基體產(chǎn)生較強(qiáng)的作用。

在利用等離子進(jìn)行聚酯纖維表面處理時(shí)，目前，一方面是對由聚酯纖維織成的織物進(jìn)行處理，另一種方法是是對聚酯纖維進(jìn)行兩步法處理。在這些處理過程中，通常先用等離子體處理聚酯織物或纖維表面，然后將處理過的織物或纖維取出后再浸入帶雙鍵等官能團(tuán)的反應(yīng)物中進(jìn)行接枝反應(yīng)。但目前對織物或纖維的等離子改性中所采用的兩步法過程，增加了處理設(shè)備，產(chǎn)生處理污水，同時(shí)也難于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

在利用常規(guī)等離子處理聚酯纖維時(shí)，由于等離子條件受到電場強(qiáng)度、壓力變化等顯著影響，在等離子體中電子能量具有較寬的分布，含有部分高能粒子，因此會造成纖維表面發(fā)生解離，使纖維性能發(fā)生劣化。而采用遠(yuǎn)程等離子來進(jìn)行材料表面處理即可有效地解決這一問題。目前，利用二氧化硫遠(yuǎn)程等離子體一步法處理聚酯纖維使其表面引入磺酸基的研究尚未見報(bào)道。

遠(yuǎn)程等離子改性是一種干式工藝，省去了濕法化學(xué)處理過程中不可缺少的烘干、廢水處理等工序，因此具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如處理時(shí)間短，不影響滌綸纖維的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能；所選用的反應(yīng)物范圍廣，可以根據(jù)需要選擇合適的反應(yīng)物；改性處理過程基本不產(chǎn)生廢棄物，不會對環(huán)境造成顯著影響，因此受到國內(nèi)外的廣泛興趣。

本發(fā)明所采用的是一步法遠(yuǎn)程等離子體表面改性聚酯長纖的方法，將二氧化硫氣體與載流氣體氧氣按合理的體積比例同時(shí)引入到等離子體中，在等離子作用下，產(chǎn)生自由基，引發(fā)二氧化硫單體在聚酯纖維表面直接進(jìn)行磺化，從而在聚酯纖維表面引入磺酸基團(tuán)。磺酸基具強(qiáng)極性及較強(qiáng)的反應(yīng)能力，因此在聚酯纖維表面引入磺酸基后，能賦予纖維以極性和反應(yīng)性，同時(shí)磺酸基團(tuán)具有良好的抗凝血性能，因此能擴(kuò)展聚酯纖維的功能性和反應(yīng)性。在以后的染色過程或用于結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、生物復(fù)合材料時(shí)改進(jìn)與基體材料的表面結(jié)合性能。從而達(dá)到對聚酯纖維表面進(jìn)行改性的目的。