溫敏紡織品的等離子體誘導(dǎo)接枝制備及機(jī)制研究.pdf

1、聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)水凝膠可感知外界溫度的細(xì)微變化并產(chǎn)生體積相變，是生物組織領(lǐng)域一種理想的溫敏材料。但PNIPAAm本身機(jī)械強(qiáng)度很差，其應(yīng)用受到了很大的限制。通過(guò)接枝方法，如化學(xué)引發(fā)接枝、光引發(fā)接枝、輻射引發(fā)接枝和等離子體誘導(dǎo)接枝等，將其接枝到力學(xué)性能較好的纖維基材上可望克服這一不足。其中，等離子體誘導(dǎo)接枝法是一種環(huán)境友好的、有效率的干式加工技術(shù)，備受研究者關(guān)注，但與其相關(guān)的一些基本問(wèn)題仍有待進(jìn)一步研究和明確。

2、　　本文以棉織物和滌綸織物為基質(zhì)，利用低壓射頻輝光放電等離子體和大氣壓輝光放電等離子體活化纖維表面，通過(guò)不同的等離子體誘導(dǎo)接枝過(guò)程，在織物表面接枝聚合N-異丙基丙烯酰胺，成功制備了溫度響應(yīng)型棉織物和滌綸織物。探明了等離子體處理參數(shù)、接枝反應(yīng)參數(shù)對(duì)誘導(dǎo)接枝反應(yīng)的影響;考察了接枝織物的溫度響應(yīng)性能及其影響因素，明確了接枝率與織物開(kāi)關(guān)效應(yīng)之間的關(guān)系;運(yùn)用FESEM、SEM、FTIR、EDS、XPS、1HNMR、EPR等各種分析手段表征接枝織物

3、表面形貌及結(jié)構(gòu)，并結(jié)合等離子體發(fā)射光譜對(duì)大氣壓放電等離子體活性種的診斷和分析，揭示了棉織物和滌綸織物的等離子誘導(dǎo)接枝機(jī)制。
　　通過(guò)單因素法分析了等離子體處理參數(shù)（包括等離子體放電功率、氣體壓強(qiáng)、氣體流量、處理時(shí)間）對(duì)織物間接引發(fā)接枝率的影響。研究結(jié)果表明，采用射頻輝光放電等離子體活化纖維，氧等離子體處理時(shí)間、放電功率、氣體壓強(qiáng)均與織物間接引發(fā)接枝率之間存在著密切的關(guān)系，等離子體對(duì)織物表面活化的同時(shí)，也存在著一定的刻蝕作用，而過(guò)強(qiáng)

4、的刻蝕作用會(huì)削弱對(duì)織物的活化效果;控制等離子體處理?xiàng)l件可以獲得較高的接枝率;采用APGD等離子體活化棉纖維，激勵(lì)電壓在90-120V范圍內(nèi)，通入一定量的氬氣，可獲得較好的輝光放電等離子體，同時(shí)控制大氣壓等離子體處理?xiàng)l件可有效地獲得較高的接枝率。對(duì)直接引發(fā)接枝方式也進(jìn)行了研究，對(duì)滌綸織物，相比氧等離子改性后在單體溶液中進(jìn)行接枝的方法，氬等離子體共引發(fā)接枝需要更長(zhǎng)的等離子體處理時(shí)間及更高的放電功率，方能獲得較高的接枝率。
　　探討了單

5、體濃度、溫度、時(shí)間等因素對(duì)經(jīng)等離子誘導(dǎo)活化的棉織物和滌綸織物與N-異丙基丙烯酰胺單體之間接枝反應(yīng)影響，獲得了較佳的接枝反應(yīng)條件。單體用量的提高會(huì)相應(yīng)的提高接枝率;反應(yīng)溫度以15-20℃為宜，過(guò)高的反應(yīng)溫度會(huì)使已接枝的溫敏聚合物在織物表面發(fā)生相變收縮，限制單體的擴(kuò)散，從而降低棉織物和滌綸織物的接枝率;為保證反應(yīng)能徹底進(jìn)行，棉織物接枝反應(yīng)時(shí)間選取16h為宜，滌綸織物接枝反應(yīng)時(shí)間選取8h為宜。
　　棉織物和滌綸織物等離子體誘導(dǎo)接枝后的水

6、通量和差熱分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和未處理織物相比，接枝織物在不同溫度的水通量有明顯的差異;氧等離子體和APGD等離子體誘導(dǎo)接枝后的棉織物在34℃附近具有明顯的相轉(zhuǎn)變行為;而氧等離子體誘導(dǎo)接枝及氬等離子體共引發(fā)接枝滌綸織物在32℃～34℃附近具有明顯的相轉(zhuǎn)變行為;氧等離子體誘導(dǎo)接枝棉織物及滌綸織物的溫度響應(yīng)系數(shù)隨著接枝率的提高而愈加明顯，但接枝滌綸織物接枝率達(dá)到某一臨界值后，再繼續(xù)增大反而會(huì)削弱接枝織物的開(kāi)關(guān)效應(yīng)?？椢锉砻鏉?rùn)濕性實(shí)驗(yàn)和接觸角實(shí)

7、驗(yàn)結(jié)果表明，APGD等離子體誘導(dǎo)接枝棉織物在低于相轉(zhuǎn)變溫度時(shí)織物表面表現(xiàn)為親水性，在室溫時(shí)水接觸角為0°，高于相轉(zhuǎn)變溫度時(shí)織物表面表現(xiàn)為疏水性，在40℃時(shí)水接觸角為128.3°。亞甲基藍(lán)染色實(shí)驗(yàn)結(jié)果從側(cè)面佐證了接枝滌綸織物的溫度響應(yīng)性能。
　　滌綸織物的氧等離子體誘導(dǎo)接枝反應(yīng)中，BIS用量的提高有利于提高接枝率和接枝均勻性，但過(guò)高的用量會(huì)削弱接枝織物的開(kāi)關(guān)效應(yīng);過(guò)高的反應(yīng)溫度也會(huì)降低滌綸接枝物的溫度響應(yīng)系數(shù);在一定范圍內(nèi)，接枝聚合

8、過(guò)程中親水性單體AAm的加入可以使接枝滌綸織物的相變溫度增大，并且其隨著AAm用量的增加而增高;水環(huán)境中鹽溶液使LCST向低溫方向調(diào)節(jié)，LCST隨著NaCl溶液濃度增大而減小。
　　接枝織物的紅外光譜、EDS、XPS分析和電鏡結(jié)果表明，經(jīng)等離子體誘導(dǎo)接枝后，棉織物、滌綸織物表面已引入了PNIPAAm。EPR分析結(jié)果表明，經(jīng)等離子體活化后的棉織物、滌綸織物表面均產(chǎn)生了自由基。等離子體診斷結(jié)果表明APGD等離子體中包含Ar正離子、O正