主持：梁楓

　　嘉賓：武漢紡織大學(xué)副院長(zhǎng)徐衛(wèi)林教授

　　主持人：徐教授，如你所說(shuō)，每種纖維的表面性能差異很大，那在紡織生產(chǎn)加工中我們?cè)撊绾螀^(qū)別對(duì)待六大合成纖維，采用不同的方法實(shí)現(xiàn)纖維的表面快速處理，從而實(shí)現(xiàn)纖維性能的充分利用?

　　徐衛(wèi)林：對(duì)于六大合成纖維而言，化學(xué)結(jié)構(gòu)上親水性基團(tuán)少，結(jié)晶度高，纖維表面致密。在合成纖維后加工的工序中又添加了各種油劑，使得合成纖維的表面反應(yīng)活性低。對(duì)于棉、毛、合成纖維這三大類纖維，其表面性能的共同特點(diǎn)是化學(xué)惰性。其產(chǎn)生的原因不同，處理的方式也不同。目前，行業(yè)內(nèi)采用的常規(guī)做法就是通過(guò)表面活性劑幫助整理劑的滲透、鋪開(kāi)。

　　但是，這種做法只能治標(biāo)不能治本。就像我們常見(jiàn)的刷墻，再好的膩?zhàn)臃鬯⒃诓Ａ?，不用多久它就?huì)往下掉，再一般的膩?zhàn)臃鬯⒃诿诘膲ι纤辰Y(jié)的牢度也要比在玻璃上的高一些。同樣道理，上漿好比是在墻上刷膩?zhàn)臃郏绻w維表面的那層惰性物質(zhì)存在，必定會(huì)導(dǎo)致漿膜在烘干分絞時(shí)破壞殆盡，再到織造過(guò)程中，被鋼筘和綜眼摩擦后，落漿必定會(huì)非常嚴(yán)重。這對(duì)工廠織布車間的工人身體健康以及織機(jī)效率都有非常大的影響。

　　主持人：作為合成纖維的代表——滌綸，你們是采用什么方法實(shí)現(xiàn)表面改性處理的?

　　徐衛(wèi)林：合成纖維中滌綸的使用量越來(lái)越大，滌綸因其優(yōu)良的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性在紡織纖維中的用量越來(lái)越多，但其致密的表面結(jié)構(gòu)和缺少親水性功能團(tuán)使得它很難上漿，我們花了近10年的時(shí)間，研究了高壓電暈放電在滌綸及滌棉混紡紗的表面快速處理和漿紗技術(shù)，取得了顯著的效果，其原理已經(jīng)獲得中國(guó)發(fā)明授權(quán)。

　　纖維的表面改性分為化學(xué)改性、物理改性和等離子體改性等。傳統(tǒng)處理的物理、化學(xué)改性方式工藝流程長(zhǎng)，設(shè)備占空間大。相對(duì)于化學(xué)改性、物理改性來(lái)說(shuō)，電暈設(shè)備占地面積小，控制簡(jiǎn)單。等離子體分為高溫、低溫和混合等離子體，其中混合等離子體是在常壓或略低的壓力下，使用5～10kv直流或交流高阻抗的電源，使氣體電離產(chǎn)生混合等離子體。電暈產(chǎn)生的帶電粒子不斷加速，不斷提升自身能量，同時(shí)通過(guò)相互間的碰撞將能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。此外，在粒子被加速的過(guò)程中，電子可與空氣中的某些分子撞擊而形成臭氧和氮氧化物，材料也因此產(chǎn)生游離基。

　　當(dāng)這些能量或高能粒子作用于紡織材料時(shí)，可以產(chǎn)生加熱、刻蝕、形成自由基、聚合、結(jié)晶與交聯(lián)等一系列復(fù)雜的物理化學(xué)作用而對(duì)紡織材料進(jìn)行表面改性。電暈產(chǎn)生的等離子體是一種全部或部分電離的氣體物質(zhì)，含有原子、分子、離子亞穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)，并且電子、負(fù)離子、正離子的含量大致相等。因它的組成及特征與普通氣體不同，故又稱為物質(zhì)的第四態(tài)。因?yàn)闅怏w中的電離成分只要超過(guò)千分之一，它們的行為就主要由離子和電子之間的庫(kù)侖力支配，中性粒子之間的相互作用退居次要地位，而且電離氣體受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用非常明顯。

　　高效清潔的表面物理改性方法

　　主持人：利用電暈放電技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)滌綸纖維的表面快速處理的?

　　徐衛(wèi)林：電暈放電等離子體與滌綸纖維材料的反應(yīng)可以概括為三個(gè)步驟：

　　第一步，空氣中的少數(shù)離子或自由電子在高壓電場(chǎng)中被加速而獲得較高的能量，在運(yùn)動(dòng)時(shí)撞擊空間中的其他分子，能量足夠大的可使碰撞后的分子電離成新的自由離子、電子、自由基等粒子，其中荷電粒子又被繼續(xù)加速，再碰撞其他分子。其他分子可以是電場(chǎng)中的氣體分子，又可以是滌綸纖維材料表面的大分子鍵。被撞擊的分子接受部分能量，成為激發(fā)態(tài)分子而具有活性。

　　第二步，激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定，分解成自由基或解離成離子消耗吸收的能量或保留其能量停留于亞穩(wěn)態(tài)。

　　第三步，自由基或離子在滌綸纖維材料表面反應(yīng)，有可能形成幾種情況：形成致密的交聯(lián)層;等離子體與存在的氣體或單體發(fā)生聚合反應(yīng)，沉積在聚合物表面形成具有可設(shè)計(jì)性的涂層;表面自由基或離子反應(yīng)和被刻蝕物質(zhì)表面形成化學(xué)反應(yīng)并形成揮發(fā)性反應(yīng)生成物，反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面。

　　總之，電暈放電對(duì)滌綸的穿透能力弱，僅作用于材料表面十幾至幾十埃的淺層，對(duì)材料的本體性能影響小，是一種高效清潔的材料表面物理改性方法，電暈處理的材料被稱為綠色材料。同時(shí)，電暈放電產(chǎn)生的高能活性粒子能誘發(fā)材料表面分子鏈的斷裂、降解和氧化，使纖維表面發(fā)生刻蝕反應(yīng)，增加表面粗糙度，并且電暈放電過(guò)程中產(chǎn)生的臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，能使材料表面部分分子發(fā)生氧化，引入親水基團(tuán)。這些基團(tuán)的引入對(duì)提高滌綸表面的親水性能具有極大的幫助，隨著電暈電壓和電暈時(shí)間的增加，纖維表面被刻蝕嚴(yán)重，接入的親水基團(tuán)越多。當(dāng)電壓增加到一定程度時(shí)，電暈放電還有顯著的燒毛作用。

　　對(duì)上漿退漿均有幫助

　　主持人：與傳統(tǒng)做法相比，采用這一技術(shù)給加工環(huán)節(jié)能帶來(lái)哪些好處?

　　徐衛(wèi)林：我們經(jīng)過(guò)多年的理論探索和實(shí)驗(yàn)證明：電暈處理對(duì)滌綸及其混紡紗的上漿有著良好的效果。

　　山東魯泰集團(tuán)在與我們聯(lián)合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在漿紗機(jī)紗線進(jìn)入漿槽前，安裝了電暈放電設(shè)備對(duì)紗線進(jìn)行預(yù)處理，可以顯著改善滌綸的表面化學(xué)活性，增加表面親水性能，并且通過(guò)刻蝕的作用增大其比表面積?？焖俑男缘臏炀]紗線在浸入漿液中，在極短的時(shí)間內(nèi)漿液就可擴(kuò)散在其紗線表面，并且有部分漿液滲透入紗線內(nèi)部。再在壓漿輥的作用下，漿液會(huì)在紗線中形成良好的浸透層。纖維表面的活性基團(tuán)與漿液形成良好的氫鍵結(jié)合力，把漿膜牢牢地固定在紗線表面。制備的經(jīng)軸在織造時(shí)產(chǎn)生的落白明顯減少，斷頭次數(shù)也明顯減少。在生產(chǎn)工藝成熟之后，發(fā)現(xiàn)電暈放電快速改性紗線表面的方法還可以減少聚乙烯醇漿料(PVA)的使用量，對(duì)實(shí)現(xiàn)無(wú)PVA上漿有極大的幫助。

　　此外，我們團(tuán)隊(duì)在研究中還發(fā)現(xiàn)電暈放電技術(shù)對(duì)退漿處理有一定的幫助。目前，在高支高密的織物品種經(jīng)紗上漿時(shí)，PVA的用量很大。60支紗的漿料配方中，一般工廠PVA的用量均在20公斤左右。如此大的用量下，退漿就是一個(gè)難題。PVA退不干凈會(huì)對(duì)織物后整理，如染色，有很大的影響。我們采用電暈放電設(shè)備對(duì)坯布進(jìn)行處理，處理后的織物與未處理的織物在相同條件下退漿，實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明經(jīng)過(guò)電暈處理的退漿率要高。

　　為了證實(shí)電暈處理有利于退漿，我們制備了PVA的漿膜，然后對(duì)膜進(jìn)行電暈放電處理，經(jīng)過(guò)掃描電鏡照片(SEM)可以看出漿膜表面出現(xiàn)了明顯的刻蝕。

　　通過(guò)滌綸的例子我們了解到，表面快速處理的方式方法很重要，不同的纖維采用的方法不盡相同。還以電暈放電為例，在純棉紗線上漿前進(jìn)行電暈放電處理，其效果就沒(méi)有滌綸及其混紡紗明顯，這說(shuō)明針對(duì)不同的纖維，我們要探索適應(yīng)其自身性能的快速處理方法。只有這樣才能夠充分發(fā)掘每個(gè)纖維的潛能。