滌綸面料憑借強(qiáng)度高、耐腐蝕的優(yōu)勢(shì)，在眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但表面缺少親水基團(tuán)，親水性差的問題大大限制了其應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)化學(xué)改性方法（如堿減量法）雖有效果，卻會(huì)造成環(huán)境污染。而大氣壓脈沖放電射流等離子技術(shù)，兼具溫度低、化學(xué)活性高、可控性好、無污染等優(yōu)點(diǎn)，成為材料改性的熱門方向，其產(chǎn)生的含氧活性粒子，正是滌綸親水性改性的關(guān)鍵。

樣品：商用100%聚酯纖維織物

實(shí)驗(yàn)裝置：高壓電極為直徑1mm銅圓柱棒（石英管包裹），接地電極為0.3mm厚銅片（寬度設(shè)為1.5、2.0、2.5、3.0、3.5cm），搭配高壓脈沖電源、ICCD相機(jī)、全波段光纖光譜儀（如海光電）、接觸角測(cè)量?jī)x等設(shè)備。

圖1 試驗(yàn)裝置示意圖

實(shí)驗(yàn)流程：通入99.999%氬氣（流量4L/min），固定脈沖電壓8kV、頻率8kHz，通過改變接地電極寬度，觀測(cè)射流長(zhǎng)度、放電強(qiáng)度變化；用光譜儀采集管口3mm處光譜，ICCD拍攝放電時(shí)空演化，最后測(cè)試滌綸織物接觸角與液滴吸附時(shí)間。

如圖2所示。采集管口3mm處不同電極寬度下的光譜圖，如圖2(a)所示，不同電極寬度對(duì)應(yīng)的總譜線的類型沒有很大的改變，主要是Ar、N、O和羥基的譜線。圖2(b)展示了不同電極長(zhǎng)度下Ar、N、O和羥基的譜線變化。其中，氬的譜線比較多，但是只有各能級(jí)Ar的譜線而沒有Ar2、Ar2?或Ar?的光譜線。這表明在大氣壓下純Ar中介質(zhì)阻擋放電電離產(chǎn)生的Ar2和Ar2?很容易淬滅回到基態(tài)。

圖2 大氣壓放電射流等離子體發(fā)射光譜

面料浸潤(rùn)時(shí)間越短，親水性越好，所以相比未處理的滌綸，離子體改性處理滌綸的親水性有了一定的提高（圖3）。

改性處理的滌綸親水性更好的原因：大氣壓等離子體射流中活性粒子的轟擊，使得滌綸面料表面底物分子之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，并伴隨著鏈斷裂和其他原子或分子，特別是空氣中的氧的活性位點(diǎn)相連接，導(dǎo)致面料表面氧化，產(chǎn)生極性更強(qiáng)的化學(xué)基團(tuán)，親水性更好。根據(jù)這個(gè)結(jié)果，本文采集了不同電極長(zhǎng)度，射流不同位置的光譜，如圖4所示。

由圖4可知，隨著射流位置的向下推移，檢測(cè)到面料的羥基，氧原子，氮的相關(guān)粒子濃度在減少。羥基濃度最高點(diǎn)出現(xiàn)在電極寬度1.5cm,射流距離管口3mm處，這與本文之前測(cè)得滌綸面料最優(yōu)處理效果的條件相對(duì)應(yīng)。羥基的產(chǎn)生主要來源于射流與空氣中水蒸氣的作用,射流越短，與空氣接觸越少，射流距離管口越遠(yuǎn)，放電強(qiáng)度越低，從而羥基活性粒子的濃度較低。

圖3 不同電極長(zhǎng)度不同處理位置對(duì)滌綸親水性的影響

圖4 不同電極長(zhǎng)度放電射流管口不同距離光譜中活性粒子的變化

• 接地電極寬度顯著影響等離子體放電：寬度越小，射流越長(zhǎng)，活性粒子（尤其是羥基）濃度越高。

• 最優(yōu)改性條件為電極寬度1.5cm、射流距離管口3mm，此時(shí)滌綸親水性最佳。

• 大氣壓脈沖射流等離子技術(shù)無需化學(xué)試劑，為滌綸等材料的綠色改性提供了新路徑，也為工業(yè)用等離子體源開發(fā)提供了參考。