四、染整加工中等离子体技术
迄今为止，染整加工仍以湿加工为主，不但耗用大量的水，浪费能量，而且严重污染环境，处理费用过高，造成不必要的经济损失，也给社会造成很大的危害。随着21世纪的到来，能源危机席卷全球，绿色旋风风靡世界，同时也随着近年来等离子体技术的发展和人们对之认识的加深，等离子体技术在染整加工中的应用也引起了国内外有关学者的关注，以它无法比拟的优点在染整加工中占了一席之地。
①等离子体技术是一个纯粹的物理反应过程，不需要水引发，水只作为设备的冷却介质，且可循环使用。因此等离子体处理干净，节省资源，不产生任何污染，成本结构优化。
②在染整加工中应用等离子体技术，在提高纺织品的加工质量上，尤其是均匀性方面具有很大的优势。
③在染整加工中应用等温等离子体技术虽然设备需要较高的投资，但它对能源、水、化学药品、人力的节省使它仍不失为一种经济可行的手段。
下面分别介绍一下纤维素纤维的低温等离子体处理。
低温等离子体技术用于纤维素纤维表面的改性的研究，在20世纪60年代初就有报道。它可以改善纤维素纤维的可纺性和强力，改善纤维的润湿性和染化药剂的结合能力，改善纤维素纤维的染色性和提高其印花效果，可以进行纤维素纤维的接枝变性和功能整理等。
1.棉纤维的低温等离子体改性。
棉纤维的低温等离子体改性起步较早，包括辉光处理和电晕处理改性。
（1）辉光处理改性June和Benerito俊藤等人用的装置进行棉纤维在氩、氮、空气和氨气中的辉光放电处理，研究其在辉光和余辉光部分棉纤维的处理效果，并对处理后的纤维运用相关的仪器进行处理效果的测试分析结果如下。
①在氩气中处理后，润湿性比未处理的提高几倍，纤维表面状态虽没有变化但产生游离基。
②无论经哪种气体进行辉光放电处理之后，棉纤维的吸水性、吸油性加速，在水中和染液中易于均匀润湿，且手感风格也不同，并且仪器分析表明是由于在氩气和氮气中处理后，棉纤维表面产生酮和醛基，氨中处理后，表面出现酰氨基所致，而且氨气辉光处理之后，能显著地提高其干防皱性而且湿防皱性不变。
③有人利用不同种类气体对不同种类的纤维辉光放电进行处理，发现棉纤维生成的自由基的密度最高。
可见在CO和CF4气体中处理后形成的自由基水平最高，以氨气处理的最低，而且以棉纤维处理后形成的自由基水平最高。
（2）电晕放电处理根据资料报道，棉粗纱经氯气电晕放电等离子处理后，抱合力可增加4倍，棉纱的拉伸强力可以增加24%，这样可以提高棉纱的可纺性，降低织造过程中的断头率。而且发现棉条的润湿性和强度的改善与功率及处理时间有关。
同时有人采用连续式电晕放电等离子体处理装置处理粘/棉混纺织物证明了棉条的润湿性和强力有所改善。
（3）除了应用低温等离子体技术对棉纤维进行改性，低温等离子体处理技术还可以用于棉纤维其他方面的处理。
①在棉织退浆和煮练中的应用如下。
a.退浆中应用 据报道PVA经CO2、H2O等气体的等离子体处理可发生如下的变化。
由于分子链被切断，引入亲水性的基团从而提高其溶解性，易于水洗去除。
b.煮练中的应用 经60℃低温等离子体处理的，正常漂白。
经煮练漂白或低温等离子体处理的蜡质中C-O键，C=O的含量会增加，C-H键的含量会减少以至亲水性获得了提高。
②利用等离子体技术引发乙烯单体和丙烯腈单体在纤维表面的接枝聚合，从而可以使棉纤维具有较好的憎水性和生产氰乙基棉。(https://www.xing528.com)
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-DO1（13.56MHz）棉纤维表面的ESCA分析谱图在氧或氩中对亚麻织物进行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PW3710型衍射仪，按照BS3090，以及ASTMD2654-89A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ClS和较高的ClS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ClS。
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。
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