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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

作　者: 黄广友
导　师: 周翔；沈安京
学　校: 东华大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 等离子体次辉光放电防毡缩退浆煮练羊毛织物
分类号: TS195
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

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。

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

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