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大气压下次辉光放电等离子体技术处理纺织材料的应用探索

黄广友

   等离子体处理是一种极具发展前途的清洁生产技术。用等离子体技术处理纺织材料大大降低用水量、用电量、用气量以及化学品用量,并且能在不产生或少产生污染的情况下实现相同的工艺目的,大大降低了污水排放的负荷。上世纪末,随着制造技术的进步,等离子体生产型设备相继问世。该技术也开始跨出实验室,步入工业化阶段。 本文首先研究了目前等离子体技术普遍采用的电晕放电、介质阻挡放电(DBD)的原理和应用,介绍了大气压下辉光放电(APGD)的应用及其气体放电理论;解释了电子雪崩模型和流注放电理论,并通过电压-电流波形图和电压-电荷李萨育图形鉴别DBD放电与APGD放电,认为后者更加适合纺织品加工。通过对电压电流波形、电压-电荷曲线、Lissajous图形和发光图像的试验结果的分析,确定了自行设计的脉冲等离子体设备在空气中产生的是次辉光放电,并测定了放电功率为60W,功率密度为0.16W/cm~2。 研究发现,羊毛经次辉光放电等离子体处理后,在短时间内,织物的毡缩率大大下降。随着等离子体处理时间的增加,羊毛的防毡缩效果逐步地提高,处理4分钟达到最佳处理效果。再延长处理时间,毡缩率反而有所增加。SEM测试结果表明,次辉光放电等离子体处理对羊毛鳞片结构有明显的刻蚀作用,增加时间,刻蚀越明显。 本实验中,采用不同等离子体处理时间、氧化剂、还原剂和蛋白酶的处理条件,对羊毛织物的毡缩率、手感、强力损失、色差和失重进行分析。最终试验确定防毡缩工艺为先经次辉光等离子体处理,再用亚硫酸钠还原预处理,最后采用酸性蛋白酶X处理。在等离子体和亚硫酸钠的预处理后,羊毛鳞片外角质层被破坏,蛋白酶能够充分均匀地作用于羊毛。该工艺处理后,羊毛的毡缩率下降到8%以下,达到了机可洗要求,并且处理织物的滑爽度和蓬松度良好,能达到传统氯化防毡缩处理的效果。最后,通过正交试验确定最佳工艺,并在浙江桐乡一家工厂进行中样试验。试验证明,这种次辉光放电等离子体结合蛋白酶的工艺,是一种行之有效的羊毛防毡缩工艺,可以取代传统的氯化防毡缩。 此外,在次辉光放电等离子体处理应用于织物的前处理实验中,通过APGD的氧化、降解和刻蚀作用,去除织物上部分浆料、油脂、蜡质等,同时导致其溶胀、溶解和分散性能提高。随着处理时间的增加退浆率逐渐增大,毛效提高。但当处理一定时间后,处理效果基本稳定,不再随着时间的变化而变化。试验证明等离子体对织物的退浆和煮练有较大作用,可以减少后续工序碱处理用量(仅为常规工艺的1/3),降低废水负荷,有利环境保护。……   
[关键词]:等离子体;次辉光放电;防毡缩;退浆;煮练;羊毛织物
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:东华大学2007年