杨艳文 任 煜 王飞艳 侯佳佳 何 玥 孙其松 季 涛

1. 南通大学杏林学院，江苏 南通 226019；2. 南通大学纺织服装学院，江苏 南通 226019

等离子体处理对芳纶1313纱线性能的影响*

杨艳文1任 煜2王飞艳1侯佳佳2何 玥2孙其松2季 涛2

1. 南通大学杏林学院，江苏 南通 226019；2. 南通大学纺织服装学院，江苏 南通 226019

以芳纶1313纱线为原料，采用等离子体处理技术对纱线表面改性，并进行染色性能试验。研究等离子体处理电压、处理时间对芳纶1313纱线断裂强力和芯吸高度的影响，以及等离子体处理效果的时效性，测试处理前后染色的K/S值和皂洗牢度。结果表明：随着处理电压或处理时间的增加，芳纶1313纱线的性能均呈现先上升后下降趋势；最佳工艺条件为处理电压200 V、处理时间80 s，经过此工艺处理后，芳纶1313纱线的K/S值和色牢度有很大改善。

等离子体处理， 芳纶1313， 纱线性能， 时效性， 染色

低温等离子技术是近年快速发展起来的一种材料表面改性技术，其在纺织行业的应用得到了广泛研究[1]。纱线或织物利用等离子体处理，可实现物理、化学的改性，使纺织材料既能保持原有的良好特性，又会被赋予某些新的表面特性，从而提高纺织材料的利用价值。

本文以芳纶1313纱线为原料，采用等离子体处理技术对其改性，测试处理前后纱线的各项性能，以及存放时间对处理效果的影响，分析等离子体处理对芳纶1313纱线表面性能和染色性能的影响。

1 试验

1.1 试验原料及仪器设备

原料：芳纶1313纱线，苏州宝沣纺织有限公司；深蓝HGL(分散染料)。

设备：等离子体发生器(自制)、YG061型电子单纱强力仪、HH-SA型数显恒温油浴锅、KYKY-2800型扫描电子显微镜、 LA2002-A型红外线试色机、Datacolor SF650型测色配色仪、电子分析天平、电热鼓风干燥箱等。

1.2 试验过程

将芳纶1313纱线平行喂入等离子体处理区，极板隔距为5 mm。分别在200 V条件下等离子体处理40、60、80、100、120 s，以及在150、175、200、225、250 V条件下等离子体处理80 s。

将经过200 V、80 s等离子体处理的芳纶1313纱线采用分散染料进行高温高压染色，染色工艺曲线如图1所示。

图1 染色工艺曲线

1.3 测试

1.3.1 单纱强力

采用YG061型电子单纱强力仪，按照标准GB/T 3916—1997分别测试各组芳纶1313纱线的单纱强力。夹距为250 mm，拉伸速度为250 mm/min，预加张力为10 cN。1.3.2 芯吸性能

采用HH-SA型数显恒温油浴锅测试芳纶1313纱线的芯吸性能，试验液体温度控制在20.0 ℃，分别在10、30、60、90、120、180、240、300、600、900 s的时间点记录各组芳纶1313纱线的芯吸高度。

1.3.3K/S值

采用Datacolor SF650型测色配色仪，测试染色后的芳纶1313纱线在最大吸收波长下的K/S值。

1.3.4 皂洗牢度

将芳纶1313纱线在横机上织成一定规格的织物，按照标准GB/T 3921—2008测试其皂洗牢度。

1.3.5 表面形态

采用KYKY-2800型扫描电子显微镜对芳纶1313纤维表面形态进行观察。

2 结果与分析

2.1 处理时间对芳纶1313纱线性能的影响

处理电压为200 V，改变芳纶1313纱线等离子体处理时间(分别为40、60、80、100、120 s)，所得芳纶1313纱线断裂强力和芯吸高度与处理时间的关系分别如图2和图3所示。

图2 处理时间对芳纶1313纱线断裂强力的影响

图3 处理时间对芳纶1313纱线芯吸性能的影响

由图2可以看出，等离子体处理后芳纶1313纱线的断裂强力随处理时间的增加呈先上升后下降趋势，且当处理时间为80 s时断裂强力最大。图3表明，等离子体处理后芳纶1313纱线的芯吸性能随处理时间的增加也同样呈先上升后下降趋势，且当处理时间为60 s时芯吸性能最好。这是由于随着处理时间的增加，等离子体中高能粒子对纤维表面进行的刻蚀改性作用加大，纤维间抱合力增加，纤维表面活性增加，纱线的断裂强力和芯吸性能也随之增加；但处理时间过长会导致纤维表面损伤过度，等离子体处理效果变差[2]。

2.2 处理电压对芳纶1313纱线性能的影响

处理时间均为80 s，改变处理电压(分别为150、175、200、225、250 V)，所得芳纶1313纱线断裂强力和芯吸高度与处理电压的关系分别如图4和图5所示。

图4 处理电压对芳纶1313纱线断裂强力的影响

图5 处理电压对芳纶1313纱线芯吸性能的影响

由图4和图5可见：等离子体处理后的芳纶1313纱线断裂强力随处理电压的增加呈先上升后下降趋势，且当处理电压为200 V时断裂强力达到最大值；等离子体处理后芳纶1313纱线的芯吸性能随处理电压的增加也呈先上升后下降趋势，处理电压为175 V时芯吸性能最好。这是因为随着处理电压的增加，等离子体处理对纤维表面的刻蚀和改性作用增强，但当处理电压过大时纤维表面损伤过度，效果反而变差。

2.3 等离子体处理的时效性

经等离子体处理(处理电压200 V、处理时间80 s) 的芳纶1313纱线，其存放时间对断裂强力和芯吸性能的影响分别如图6和图7所示。

图6 存放时间对芳纶1313纱线断裂强力的影响

图7 存放时间对芳纶1313纱线芯吸性能的影响

由图6和图7可见，无论是断裂强力还是芯吸高度，都随着存放时间的延长呈下降的趋势。这是因为随着时间的推移，等离子体处理对纤维表面的刻蚀改性作用逐渐减弱，纤维表面活性下降[3]。

2.4 等离子体处理对芳纶1313纱线染色性能的影响

等离子体处理前后，芳纶1313纱线染色的K/S值由11.333提高至13.684，皂洗牢度等级由4级提高至4～5级，断裂强力由512 cN降至498 cN，即等离子体处理后芳纶1313纱线的染色性能与皂洗牢度有所提高，而断裂强力稍有下降。这是因为等离子体处理会引发接枝聚合，在纤维表面引入更多能与染料结合的基团，增大了染料与纤维之间的亲和力，提高了纤维的染色性[4]。

2.5 等离子体处理对芳纶1313纤维表面形态的影响

将处理前后的芳纶1313纱线进行扫描电子显微镜观察，纤维表面形态如图8所示。

(a) 未处理 (b) 处理后(220 V,80 s)

由图8可见，未处理纤维表面相对光滑、平整，而等离子体处理后的纤维表面具有明显的刻痕或隆起，纤维表面粗糙度增加。这是由于等离子体处理过程中高能粒子对纤维表面进行了轰击刻蚀，使纤维表面变得凹凸不平。因此，等离子体处理后芳纶1313纱线中纤维间抱合力和接触面积增加，从而使芳纶1313纱线的断裂强力和芯吸性能提高[5]。

3 结论

等离子体处理可以有效地改进芳纶1313纱线的性能，随着处理时间或处理电压的增加，处理效果呈先上升后下降的趋势；但是这种改性效果并不稳定，随着时间的推移，部分效果会逐渐削弱，即等离子体对芳纶1313纱线的处理具有明显的时效性；采用适宜的等离子体工艺处理后，芳纶1313纱线的染色性能、皂洗牢度都有所提高。因此，应用等离子体处理技术对芳纶1313等高性能纤维进行表面改性，对提高纤维性能具有较大的意义[5]。

[1] 展义臻，朱平，赵雪，等．低温等离子体技术在纺织品染色中的应用[J]．染料与染色，2007，44(4)：31-36.

[2] 唐敦乙，沈伯礼，林书铨，等．低温等离子体处理对纤维表面的影响[J]．真空，1989 (1)： 51-56.

[3] 刘杨，邸明伟．聚合物等离子体表面改性时效性的研究进展[J]．粘接，2011(3)：79-83.

[4] RAFFAELE-ADDAMO A， SELL E， BARN R，et al． Cold plasma-induced modification of the dyeing properties of poly(ethylene tereph-thalate) fibers[J]．Applied Surface Science， 2006，252(6)：2265-2275.

[5] 蒋向，邓剑如．等离子体处理对芳纶性能的影响[J].合成纤维，2006，35(12)：26-29.

理事单位介绍

无锡纺织材料交易中心有限公司

无锡纺织材料交易中心(以下简称“中心”)是经中国纺织工业联合会推动和唯一授权，由红豆集团投资，于2011年11月经江苏省无锡市工商行政管理局批准成立的。

中心根据纺织材料的流通特点，以实行标准化电子商务为目标，通过制订相适应的交易、结算、交收、仓储、物流、配送规则，建立有效的信用保障体系，帮助企业实现纺织材料的线上交易和线下交收服务。至今，中心已整体形成集电子交易、信息资讯、价格指数、仓储监管、物流配送、融资服务、质量检测、品牌推广、产品营销于一体的第三方电子现货交易平台。

中心服务功能包括：

(1) 撮合交易(发布供求信息，撮合匹配的供应商和采购商之间达成交易)；

(2) 信息资讯(提供行业动态、各集群市场纺织材料供求信息及价格动态)；

(3) 数据分析(研发中国纺织材料价格指数，根据交易数据信息等提供大数据服务)；

(4) 宣传推广(利用企业商铺、网站链接、搜索排名等方式全面介绍并推荐企业的产品和服务)；

(5) 仓储物流(利用先进的仓储、物流管理系统实现对货物流通的全程监控)；

(6) 金融服务(提供承兑转换、供应链金融、授信服务，拓宽企业的融资渠道)；

(7) 交易结算(与多家银行合作，实现第三方资金监管)；

(8) 质量监管(与国家级专业质检机构合作，提供整套的质检服务)。

中心以行业内多个棉纱、化纤产业集群为依托，目前已重点开发纺织服装产业集中度较高的广东、福建、浙江、江苏、河南和山东等六大省份，在全国形成了强有力的辐射。中心始终坚持以客户需求为导向，逐步打破供求双方交易中存在的信息壁垒，有效衔接上下游企业的交易需求，降低企业成本，促进企业转型升级。

在互联网+纺织加速融合的发展趋势下，为顺应时代发展，中心将继续向纵深化、专业化、细分化方向发展，平台服务继续向产业链两端延伸，前驱上游供应商市场、后驱下游采购商市场，充分整合外部资源，形成属于纺织电商行业自己的生态圈系统。中心的目标是建设成为华东地区乃至全国范围内最具权威性的纺织材料交易中心，领跑中国纺织材料市场，争当全球纺织材料行业的定价中心。

地 址：江苏省无锡市锡山区东港镇兴港路2号红豆集团6号楼远东公司二楼纺交中心

网 址：www.ctmec.cn

Effects of plasma treatment on the properties of aramid 1313 yarn

YangYanwen1,RenYu2,WangFeiyan1,HouJiajia2,HeYue2,SunQisong2,JiTao2

1. Xinglin College，Nantong University，Nantong 226019， China；2. School of Textile and Clothing， Nantong University， Nantong 226019， China

The aramid 1313 yarns were treated with plasma for surface modification, and their dyeing behavior was tested. The effects of plasma treatment voltage and treatment time on the breaking strength and wicking height of aramid 1313 yarn, as well as the timeliness of plasma treatment effect, were studied. TheK/Svalues and soaping fastness of dyeing before and after were also studied. The results showed that with the increase of treatment voltage or treatment time, the properties of aramid 1313 yarn improved firstly and then declined. The best treatment conditions were treatment voltage was at 200 V and treatment time was at 80 s. After the treatment, theK/Svalues and color fastness of aramid 1313 yarn were improved greatly.

plasma treatment, aramid 1313, yarn property, timeliness, dyeing

*江苏省自然科学基金项目(BK20140431)

2015-08-26

杨艳文，女，1991年生，技术员，研究方向为纺纱新技术与新产品

季涛，E-mail：ji.t@ntu.edu.cn

TS193.8

A

1004-7093(2016)09-0041-03