低温等离子体改性变异山羊绒纤维表面性能的研究

论文摘要

山羊绒属于一种珍稀的特种动物纤维，深受各国人民的钟爱。近年来由于全球气候变暖、品种改良以及饲养方式等因素，造成山羊绒纤维的理化性能发生变异，给山羊绒产业发展带来极大的不利影响。本课题重点研究变异山羊绒纤维经过空气低温等离子体处理前后四种类型纤维表面性能的差异性，探索出合理的较优的空气低温等离子体处理工艺，从而显著增加羊绒产品的利用率与附加值。制定单因素实验和正交实验，研究空气低温等离子体处理时间、功率和压强条件对产区十（44#）变异山羊绒的绒纤维、二细毛、两型纤维和粗毛表面性能的影响，测定改性前后纤维的摩擦、强伸以及润湿指标，综合评价处理效果，得出变异山羊绒纤维表面性能的较优改性工艺为：处理压强10Pa，处理功率70W，处理时间150s。其余不同产区的变异山羊纤维经过较优工艺处理后，单纤维断裂强力呈现微量降低，基本保持不变。不同产区的各类型纤维的逆鳞片摩擦系数大于顺鳞片摩擦系数，经过等离子体处理后，摩擦系数均有不同幅度的提高，但摩擦效应有所下降。采用扫描电子显微镜（SEM）观察不同空气低温等离子体处理条件下的绒纤维和二细毛表面形貌的变化，比较发现：经过等离子体处理后的纤维表面的鳞片结构均受到不同程度的破坏。随着处理条件的加剧，破坏程度愈剧烈。处理后各类型纤维的手感均会变得稍微粗糙。对处理前后变异山羊绒纤维的表面进行X射线电子能谱（XPS)分析得知：经过空气低温等离子体不同条件处理后，纤维表面的元素成分和元素比例发生了改变。绒纤维经过处理后，表面C含量相对减少，含C量由未处理的72.20%减至优化处理的67.34%，O、N含量呈现不同程度的增加，O/C和N/C比值增大，其中，O/C由未处理的27.69%增至优化处理的37.57%，N/C由未处理的8.24%增至优化处理的9.73%；二细毛经过正交优化处理后，C、O含量相对增加，N含量有所减少，O/C比值增大，由未处理的28.13%增至优化处理的31.20%，N/C比值增大，由未处理的9.06%减至优化处理的6.17%。处理后纤维的表面都引入了含氧极性基团，显著提高了纤维的润湿性能。由XPS分析还可以看出，未处理的绒纤维和二细毛表面各元素的相对百分比含量存在着一定的差异性。对变异山羊绒纤维表面改性效果进行的时效性研究表明：紫色股线所获得的毛细效应优于蓝色股线。两种股线的曲线变化走势极为相似，表面活性的有效期均大约为4～5天。为了避免低温等离子体表面处理的退化问题，必须在上述规定的时间内对其进行其它工序的处理，以保持其改性效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 山羊绒概述
• 1.1.1 山羊绒的简介
• 1.1.2 山羊绒纤维的结构性能
• 1.2 本课题研究的背景与研究意义
• 1.3 本课题研究的目的和内容
• 2 低温等离子体表面改性及其表征
• 2.1 低温等离子体的表面改性
• 2.1.1 等离子体的定义与分类
• 2.1.2 低温等离子体与纺织材料的作用机理
• 2.1.3 低温等离子体处理材料的方法
• 2.1.4 等离子体在纺织加工中的应用
• 2.1.5 低温等离子体改性的优点
• 2.2 实验材料与方法以及表面改性的表征
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 表面性能测试及表征手段
• 3 空气低温等离子体表面改性单因素和正交实验测试与分析
• 3.1 低温等离子体单因素实验测试与分析
• 3.1.1 时间变化对变异山羊绒纤维表面性能的影响
• 3.1.2 功率变化对变异山羊绒纤维表面性能的影响
• 3.1.3 压强变化对变异山羊绒纤维表面性能的影响
• 3.2 低温等离子体正交实验测试与分析
• 3.2.1 各类型纤维正交设计的摩擦和强伸性能测试与分析
• 3.2.2 变异山羊绒股线的毛细管效应测试与分析
• 3.2.3 正交实验设计较优工艺的抉择
• 3.3 本章小结
• 4 不同产区等离子体处理前后的摩擦和强伸性能测试与分析
• 4.1 等离子体处理对不同产区各类型纤维的摩擦性能的影响
• 4.1.1 不同产区绒纤维的摩擦性能测试与分析
• 4.1.2 不同产区二细毛的摩擦性能测试与分析
• 4.1.3 不同产区两型纤维的摩擦性能测试与分析
• 4.1.4 不同产区粗毛的摩擦性能测试与分析
• 4.2 等离子体处理对不同产区各类型纤维的强伸性能的影响
• 4.2.1 不同产区绒纤维的强伸性能测试与分析
• 4.2.2 不同产区二细毛的强伸性能测试与分析
• 4.2.3 不同产区两型纤维的强伸性能测试与分析
• 4.2.4 不同产区粗毛的强伸性能测试与分析
• 4.3 本章小结
• 5 变异山羊绒纤维表面微观结构分析
• 5.1 变异山羊绒纤维表面形貌和结构观察
• 5.2 变异山羊绒纤维 X PS 光电子能谱分析
• 5.3 本章小结
• 6 变异山羊绒纤维表面改性的时效性研究
• 6.1 等离子体处理时效性的产生机理
• 6.2 空气等离子体改性变异山羊绒股线毛细效应的时效性研究
• 6.2.1 空气等离子体改性紫色股线毛细效应的时效性研究
• 6.2.2 空气等离子体改性蓝色股线毛细效应的时效性研究
• 6.2.3 空气等离子体改性两种股线毛细效应时效性的对比研究
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 7.1 本论文取得的主要结论
• 7.2 本论文存在的主要不足
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢