书城科普读物低碳服装
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第21章 低碳服装行业的生态染整(2)

③近年来等离子体技术可用于棉纤维的处理,先使纤维活化,然后进行各种整理。例如阻燃、防皱和卫生等功能整理,以提高其整理的效果。

2.麻纤维的低温等离子体处理

(1)亚麻纤维的低温等离子体处理。在纤维素纤维中,亚麻并不具有棉的多方面的适用性。它的结构紧密,纤维素纤维结晶度高,并且部分地由于难于纺织品加工而价格较贵,现行的湿纺和整理方法具有许多缺点,例如能耗大,对设备要求高,污水处理费用高,环境污染严重,因而迫切需要诸如低温等离子体处理的这样的干加工方法来改良纤维。

为此美国有关学者利用日本Showa有限公司的等离子体聚合作用装置SPP-D01 (13.56MHz)棉纤维表面的ESCA分析谱图在氧或氩气中对亚麻织物进行1-氧等离子体处理60s的棉纤维;2-正常离子体处理,并用相关的仪器进行各项性能的测试。

①用飞利浦公司生产的PW 3710型衍射仪,按照BS3090,以及ASTM D2654-89A分别测定了处理前后纤维的X射线法结晶度、铜铵流度及回潮率的变化。

与常规试样相比铜铵流度有所增高,而低温等离子体处理的试样均无明显的变化,这表明低温等离子体的消蚀作用仅仅发生在结晶的表面和无定形区,可接近链的末端,并不会影响纤维整体的结晶度。

回潮率稍有减小原因是等离子体内在限定渗透深度的侵蚀作用去除纤维表面无定形区造成的。

②织物的失重率变化。

可以进一步佐证低温等离子体处理对纤维表面所造成的刻蚀的作用。

③织物的弯曲特性和褶皱回复性。

由于等离子体侵蚀纤维表面,聚合物分子发生断裂,因而使纤维更为柔软和易于弯曲,但当时间太长,织物过分地干燥和硬化,会影响织物的弯曲刚度,改变织物的褶皱回复性。

④X射线光电子光谱学(XPS)分析。

众所周知,XPS分析可以给出纤维表面上的化学成分(元素分析)和原子类型的化学状态(键合和氧化)变化的资料,经低温氧和氩等离子体处理后的亚麻纤维表面原子的化学成分百分率的相对强度以及亚麻的C1S。

在较低放电功率下经氧等离子体处理后都导致低的C1S和较高的C1强度。在较高的放电功率的条件下,氩等离子体处理会导致更低的C1S。

无论经氧还是经氩等离子体处理,在纤维表面的-COOH成分都有显著的增加,从而增大纤维表面的亲水性,增加其对化学试剂的润湿渗透功能。

⑤扫描电镜观察。

氧等离子体处理会产生明显的刻蚀作用,在纤维表面逐渐地形成微小的凹坑和表面损伤,表面面积显著地增加,从而发生有利于染整加工的变化,而氩等离子体处理的不会产生明显的刻蚀作用。

⑥吸水性。

由于等离子体对纤维的辐射,物理和化学侵蚀作用,可将极性基团引入纤维表面,以及在纤维表面产生裂缝和微孔,因而会使吸水率提高。

(2)苎麻纤维的等离子体处理 苎麻纤维具有很好的物理机械性能,其织物的服用性能也很好,但它和纤维素纤维相比(包括亚麻纤维),染色性能差,不易染深、鲜艳度也很差。

苎麻利用氧低温等离子体处理后和亚麻一样,苎麻织物的毛细效应明显地改善,润湿性好。一方面是与化学侵蚀在纤维表面造成许多亲水性基团产生有关;另一方面是由于物理刻蚀在表面形成微凹坑和裂缝使表面增加的缘故,从而大大增加麻纤维对水的吸附能力,当然这一切效果都要在合适的功率和处理时间下。

五、走近微胶囊技术

1.微胶囊的定义和意义

所谓的微胶囊技术,是将某种物质用某些高分子化合物或无机化合物,采用机械或化学方法包覆起来,制成颗粒,直径1~500μm,在常态下为稳定的固体颗粒,而该物质原有的性质不受损失,在适当的条件下又可释放出来的一种技术。微胶囊技术就是将气、液、固态物质包埋到微小封闭的胶囊内,使其内容物在特定的条件下以可控速度释放的技术。这一微小封闭的胶囊就叫做微胶囊,封入液体的微胶囊就叫做软的微胶囊。

(1)广义地讲,微胶囊具有改善和提高物质表现及其性质的能力。一般包括以下一些功能:

①液体转为固态,其内部还是液体,仍保持液相反应性。

②改变质量或体积,由于制造微胶囊时包裹进空气,以使紧密的固体在微胶囊化后均匀悬浮于液体中。

③降低或抑制挥发性。

④控制释放。如需要即刻性释放,可以加压、揉破、毁形、摩擦或加热等,也可选用低温水溶性好的壁材来达到即刻释放的目的。

⑤隔离活性成分。由于微胶囊隔离了能起化学反应的活性成分,所以在要求它们进行化学反应之前,它们不会反应。

(2)在染整加工中将化学药剂制成微胶囊的目的主要有以下几个方面。

①利用微胶囊技术可以实现非水系染色如静电染色等,从而可以降低环境污染,减轻处理污水的负担。

2.微胶囊技术在纺织工业中的应用

某些纤维可以成功地用非水溶性的、分散得很细的分散染料悬浮体染色,染色后,往往还需作进一步处理,使染料固着在织物上。这一方法限制了所得花型的范围,因此,开发了一种特别用于如聚酯和聚酰胺这种合成纤维的印花方法。即将图案印在暂时作为载体使用的薄片上,当薄片与纤维接触加热时,染料通过挥发而转移到织物上。这一方法同样亦受到限制,因为所用染料,必须在织物熔点之下即能挥发。将染料或其母体形成微胶囊的方法,可以克服这些困难。印制时可将两种或更多种微胶囊染料,施加在传送织物表面,然后再铺在织物上,加上机械压力,使微胶囊破裂,染料即被沉积在织物上。另一方法是施加能使囊壁溶解或水解的化学物质。属Bristol的DickinsonRobinson研究组人员发现,这一方法同时适用于天然纤维和合成纤维,包括棉、丝、麻、毛、粘胶、耐纶、腈纶和聚酯纤维。可以用明胶或阿拉伯树胶作壁,但不排除使用合成高分子材料。溶解或分散在疏水性物质,如油中的染料,可通过胶囊破裂而释放,这些胶囊最适宜的直径为20~150μm。可以用一对轧辊对囊壁施压,必要时还可以将辊筒加热。含染料溶剂的微胶囊可以与含染料的胶囊,一起黏附在转移纸上,当胶囊破裂时,溶剂帮助染料转移到织物上。

由于染料颗粒的凝聚,产生在染色织物上形成色点,对染色者来说一直是一种威胁,它在很大程度上影响了产品的价值,但日本的纺织品生产者提出,如果可将斑点排列,如排成新颖的式样和图案,即可生产出一种新的、能销售的产品。但是,用一种以上染料,来获得这种效果是困难的,因为两种或两种以上染料拼混时将相互混合。一些物理上排斥的染料,它们的染色性能亦往往不同,此外,亦很难在市上得到这种混合染料。人们因此认为,把染料制成微胶囊,是最可能解决商业上所要求的、织物多色色点印花的一种技术。微胶囊的壁应能限定染料颗粒的形态(球形、椭圆形、液滴状、鳞片状或纤维状)和保证合适的染料得到所要求的混合浓度。还要保护好囊芯中的染料,不受工艺中用水或其他纺织助剂的影响。

20世纪70年代初期,松井色素化学公司在研究中发现,分散染料最适宜于微胶囊制造。虽然其他类染料由于水溶性较大,不大成功,但亦可通过变性,将这类染料制成微胶囊。甲基纤维素被选作分散染料微胶囊的造壁材料。分散染料的来源不同,对这一方法的成功,有着决定性的影响。各厂生产的染料颗粒不相同,同一厂生产的、不同色的颗粒大小亦不同。这些对微胶囊制造的适合程度都有影响。分散染料中所含的扩散剂,对微胶囊形成的均匀程度亦有很大影响。松井目前在市上销售的许多微胶囊染料,称做N型精细染料。胶囊中含有聚酯染色用的高浓度分散染料。