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聚酯纖維(又稱PET)是對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)的縮聚體,經(jīng)由PTA和EG的酯化和縮聚反應制成高分子化合物—聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),其分子結構式如圖1-1。

圖1-1 聚酯分子結構式示意圖 

聚酯的分子結構主要由剛性的苯環(huán)和柔性的脂肪烴基組成,其中酯基與苯環(huán)構成剛性的共軛體系,制約了柔性脂肪烴基的自由旋轉。因此聚酯纖維表現(xiàn)為熔點較高、剛性較大、強度高,被廣泛應用于各個領域。且聚酯分子的對稱性結構能使各種官能團在分子兩側整齊排列,使得分子結構有高度的幾何規(guī)整性和較好的結晶傾向。因為其分子結構不含其他極性基團,只有在兩端各有一個羥基,所以聚酯纖維結晶度高,表面惰性強,難以與樹脂基體形成高粘合性的界面層,限制了其與其他材料的復合。

由于聚酯的分子結構規(guī)整,結晶度較高,纖維表面光滑,與樹脂的浸潤性差,難以與樹脂基體發(fā)生機械互鎖,且大分子中僅在分子鏈兩端存在羥基外,不存在其他極性基團,表面惰性強,因此需要對其進行表面改性。通過等離子表面處理可以改善其的表面性能。

等離子體表面處理

等離子體是在特定條件下使氣體電離而產生的非凝聚態(tài)體系，可以理解為受激發(fā)的氣體，它包含被剝離的電子、帶異性電荷的離子和激發(fā)態(tài)原子，整體仍表現(xiàn)出中性。

等離子體表面改性材料技術是最早被使用的等離子體制備材料的技術之一。它是對材料最淺顯的表面進行等離子處理，由于等離子體能量比化學鍵能量高，會使得材料表面發(fā)生刻蝕、交聯(lián)、化學改性等作用。

低溫等離子體處理聚酯纖維是一種比較環(huán)保友好的技術,它的原理是低溫等離子體放電會產生高能粒子流,一方面高能粒子可以改變纖維表面的粗糙程度,增加其表面能和親水性,從而提高纖維的浸潤性能;另一方面高能粒子可以在纖維表面引發(fā)接枝反應或化學鍵斷裂,引入新的活性基團,提高粘合性。

利用等離子體處理聚酯纖維材料的優(yōu)點主要有:(1)處理屬于干式工藝,無需對廢液廢氣處理節(jié)省能源且污染小利于環(huán)保;(2)處理僅涉及表面層(幾十到數(shù)千埃)不影響基體固有性能;(3)高效,其處理時間短(幾秒到幾分鐘)。作為一種環(huán)保工藝,等離子處理在改變聚合物表面特性方面越來越受歡迎。