等离子体处理及有机稀土媒染对木棉纤维染色性能的影响

摘要

木棉纤维是一种小品种的纤维素纤维，在服装领域尚未开发，其特点是木棉纤维的中空度达到87％，是很好的隔热保温材料，而且具有天然抗菌除螨的效果，具有很好的开发前景，又有成为高档服装的潜力。但由于木棉纤维的染色性能差、可纺性差，限制其在服装领域的发展。尤其对于木棉纤维染色性能差的根本原因，并无别人在这方面做过研究。
　　等离子体是一种环保、高新的表面改性技术，其特点是用物理改性方法达到化学改性方法的效果。等离子体内高速运动的带电离子轰击到纤维表面，对纤维表面产生一系列反应，有对材料损伤小，污染小的优点。超支化聚合物是一种高度之化的立体三维结构的大分子聚合物，能溶于水中，具有低粘度、高溶解性、合成方法简单等优点。稀土通过络合作用，对纤维染色有促染的作用。本文将三种技术结合到一起找出一种工艺，并将其应用到木棉纤维染色上，提高木棉纤维的染色性能，并探究木棉纤维染色性能差的根本原因是什么。
　　本文首先对木棉纤维前处理探索，找出木棉纤维前处理最佳工艺，对木质素去除效果最好，然后用等离子体在不同的气体环境、不同的板间距、不同处理时间下处理，对处理前后的木棉纤维比较。结果表明：经过等离子体处理后的木棉纤维表面产生刻蚀表面变得粗糙，产生毛细效应，纤维动态接触角变小，提高纤维的润湿性；纤维的断裂强力并没有发生明显的下降，等离子体处理不影响纤维断裂强力；经XPS分析表明未处理木棉纤维表面的亲水基团数量太少，大部分都是C-C基团，而C-O基团很少，阻碍了染料与纤维的亲和力，而等离子体处理后木棉纤维表面C-C键减少，C-O键增加，纤维亲水性的基团数量明显增加，木棉纤维的亲水得到提高；对等离子体处理前后的木棉纤维染色动力学热力学研究发现，等离子体处理可以提高木棉线纤维的初染率，降低半染时间，但对木棉纤维的热力学吸附模型不发生明显变化，均属于Freundlich吸附模型；等离子体处理后的木棉纤维染色热绝对值增加，说明染料与纤维间作用力变强，亲和力变大。
　　分别用等离子体处理及超支化稀土对木棉纤维改性，改性后并用活性染料进行染色，研究其染色工艺，结果表明：
　　（1）等离子体改性木棉纤维，改性工艺：功率550W、空气条件下、板间距4.5mm、时间90s，得到等离子体改性木棉纤维（PKF），在此工艺条件下，木棉纤维的上染率得到很大提高，染色工艺为：诺威克隆RED3BL2%（o.w.f），渗透剂JFC2g/L,浴比1:100，NaCl40g/L，在60℃温度下上染纤维60min，用Na2CO310g/L固色60min。改性后的木棉纤维的上染百分率从35%左右上升到65%左右。
　　（2）超支化稀土改性木棉纤维，确定超支化稀土改性木棉纤维的改性工艺：超支化稀土（超支化聚合物为2g/L，氯化稀土的浓度为4g/L时，1:1配制），浴比1：100，渗透剂 JFC2g/L，在40℃恒温下处理40min，得到超支化稀土改性木棉纤维（HRKF）。改性后木棉纤维染色工艺：染料用量为2%（o.w.f），40 g/L NaCl，在60℃条件下对改性后木棉纤维上染60min，用10g/L Na2CO3固色60min。改性后NOVACRON DARK BLUE S-GL型染料上染木棉纤维的上染百分率为75.32%，NOVACRON RUBY S-3B型染料上染百分率达到64.55%。
　　（3）经等离子体处理后的木棉纤维，再用超支化稀土改性，可得等离子体超支化稀土改性木棉纤维（PHRKF），可大大提高木棉纤维的上染百分率和固色率。改性后活性染料 NOVACRON DARK BLUE S-GL上染木棉纤维的上染百分率达到89.27%，固色率由30.65%提高到76.45%。

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第一章 绪论

1.1木棉纤维的结构与性能

1.2 等离子体

1.3 超支化聚合物

1.4 稀土

1.5 本文研究的背景与意义

1.6 本文的研究内容及创新点

第二章 等离子体处理前后木棉纤维的染色性能及理论研究

2.1 实验

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第三章 等离子体改性木棉纤维及其染色性能研究

3.1 实验部分

3.2 实验结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 超支化稀土改性木棉及其活性染料染色工艺研究

4.1 实验

4.2 实验结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

1 发表学术论文

2 取得的相关科研成果

致谢