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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(yīng)制成高分子化合物—聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),其分子結(jié)構(gòu)式如圖1-1。

圖1-1 聚酯分子結(jié)構(gòu)式示意圖 

聚酯的分子結(jié)構(gòu)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(gòu)成剛性的共軛體系,制約了柔性脂肪烴基的自由旋轉(zhuǎn)。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(yīng)用于各個領(lǐng)域。且聚酯分子的對稱性結(jié)構(gòu)能使各種官能團在分子兩側(cè)整齊排列,使得分子結(jié)構(gòu)有高度的幾何規(guī)整性和較好的結(jié)晶傾向。因為其分子結(jié)構(gòu)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(jié)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(fù)合。

由于聚酯的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整,結(jié)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(jìn)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(chǎn)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(shù)是最早被使用的等離子體制備材料的技術(shù)之一。它是對材料最淺顯的表面進(jìn)行等離子處理，由于等離子體能量比化學(xué)鍵能量高，會使得材料表面發(fā)生刻蝕、交聯(lián)、化學(xué)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(shù),它的原理是低溫等離子體放電會產(chǎn)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(yīng)或化學(xué)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。