專利名稱：用CF₄低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于纖維改性技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，利用天然植物纖維生產(chǎn)的各種織物和復(fù)合材料已受到格外的關(guān)注和重視，植物纖維目前已成為新型材料領(lǐng)域研發(fā)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。我國(guó)的麻纖維資源豐富，特別是麻纖維中的苧麻比強(qiáng)度接近玻璃纖維，拉伸模量高，與玻璃纖維相當(dāng)，因此非常適合作為復(fù)合材料增強(qiáng)體。但是，由于苧麻含有大量的極性羥基官能團(tuán)，具有很強(qiáng)的親水性和吸濕性，導(dǎo)致苧麻纖維容易吸濕、水解和污染，且與塑料基體之間界面相容性較差。因此，研究苧麻纖維的疏水改性對(duì)于提高苧麻纖維與基體樹(shù)脂的相容性，提高苧麻纖維織物的自清潔能力具有重要的意義。目前，針對(duì)苧麻纖維的表面改性方法有很多種，主要有堿處理、偶聯(lián)劑處理、熱處理以及接枝改性等方法。其中堿法改性的研究工作進(jìn)行較早，也是比較成熟的一種改性工藝。堿處理可使苧麻纖維中部分果膠、木素、半纖維素及其它低分子組分等被溶解除去以及使微纖旋轉(zhuǎn)角減小，纖維表面變得粗糙，并且形成許多空腔，從而大大提高了其親水性和吸濕性，但是這樣不利于疏水表面的形成。而且單一的堿處理效果有限，應(yīng)用范圍也有限。另夕卜，由于堿處理能使苧麻纖維中的微原纖和纖維素更多地暴露在表面，使苧麻纖維增加了在其他化學(xué)處理時(shí)的作用點(diǎn)，所以通常作為苧麻纖維的預(yù)處理方法，而與其他化學(xué)處理方法協(xié)同使用。此外，上述這些方法針對(duì)苧麻纖維疏水處理的很少，且處理效果有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種可有效提高苧麻纖維的疏水性，且操作工藝簡(jiǎn)單的用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟:I)室溫下將苧麻纖維浸泡在堿性溶液中以進(jìn)行預(yù)處理，然后取出并用去離子水洗滌至中性，之后放入真空烘箱中烘干至恒重；2)將上述經(jīng)過(guò)堿處理后的苧麻纖維置于等離子體發(fā)生器的反應(yīng)室內(nèi)，然后抽真空至壓強(qiáng)恒定，之后通入CF4氣體，保持反應(yīng)室中氣壓恒定，以對(duì)苧麻纖維進(jìn)行CF4低溫等離子體處理，反應(yīng)完成后取出樣品，由此獲得高疏水性苧麻纖維。所述的步驟I)中的堿選自Ca (OH)2, NaOH, Ba (OH) 2和KOH中的一種。所述的步驟I)中用堿性溶液預(yù)處理芒麻纖維的時(shí)間為15min 30min,堿液濃度為 10% 30%。所述的步驟I)中纖維干燥溫度為40°C 80°C，干燥時(shí)間為24h 48h。所述的步驟2)中CF4氣體的進(jìn)氣流量為IOsccm 50sccm，反應(yīng)氣壓為15Pa 45Pa，反應(yīng)功率為80W 250W，反應(yīng)時(shí)間為Imin 20min。本發(fā)明提供的用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法是先用堿性溶液對(duì)苧麻纖維進(jìn)行預(yù)處理，以去除苧麻纖維表面的果膠和雜質(zhì)，然后在等離子體發(fā)生器中通入CF4氣體對(duì)苧麻纖維進(jìn)行處理，在此過(guò)程中激發(fā)氣體CF4具有溫和的刻蝕作用和極強(qiáng)的氟化特性，可在苧麻纖維表面引入含氟官能團(tuán)，從而可降低纖維表面能，因此極大地增強(qiáng)了其表面疏水性能。此外，本方法操作工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。


圖1為利用堿處理方法處理苧麻纖維30s時(shí)苧麻纖維的接觸角示意圖。圖2為利用本發(fā)明實(shí)施例1提供的方法處理苧麻纖維30s時(shí)苧麻纖維的接觸角示意圖。圖3為利用本發(fā)明實(shí)施例2提供的方法處理苧麻纖維30s時(shí)苧麻纖維的接觸角示意圖。圖4為利用本發(fā)明實(shí)施例3提供的方法處理苧麻纖維30s時(shí)苧麻纖維的接觸角示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1:將裁剪好的苧麻纖維于室溫下浸泡在30%濃度的NaOH溶液中30min，然后取出并用去離子水反復(fù)洗滌至中性，再放入真空烘箱中于80°C下烘干24h至恒重。將上述經(jīng)過(guò)堿處理的苧麻纖維置于等離子體發(fā)生器的反應(yīng)室內(nèi)，抽真空至壓強(qiáng)恒定，開(kāi)啟進(jìn)氣氣路通入CF4氣體，采用流量計(jì)控制流量為20sCCm，保持反應(yīng)室反應(yīng)氣壓穩(wěn)定在30Pa左右，啟動(dòng)電源設(shè)定功率為200W，以對(duì)苧麻纖維進(jìn)行CF4低溫等離子體處理，反應(yīng)20min后關(guān)閉電源并取出樣品，由此獲得高疏水性苧麻纖維。將上述制成的高疏水性苧麻纖維在常溫保存后進(jìn)行靜態(tài)接觸角測(cè)試，測(cè)試液體為蒸餾水，每個(gè)試樣至少測(cè)三次取平均值，并與利用堿處理方法處理苧麻纖維3s時(shí)的苧麻纖維進(jìn)行對(duì)比。圖1和圖2分別為利用堿處理方法處理苧麻纖維3s時(shí)苧麻纖維的接觸角和本實(shí)施例提供的方法處理苧麻纖維30s時(shí)苧麻纖維的接觸角示意圖。由圖中可以看出，接觸角由12°提高到112°。實(shí)施例2:將裁剪好的苧麻纖維織物于室溫下浸泡在20 %濃度的KOH溶液中20min，然后取出并用去離子水反復(fù)洗滌至中性，再放入真空烘箱中于60°C下烘干24h至恒重。將上述經(jīng)過(guò)堿處理的苧麻纖維織物置于等離子體發(fā)生器的反應(yīng)室內(nèi)，抽真空至壓強(qiáng)恒定，開(kāi)啟進(jìn)氣氣路通入CF4氣體，采用流量計(jì)控制流量為30sCCm，保持反應(yīng)室反應(yīng)氣壓穩(wěn)定于35Pa左右，啟動(dòng)電源設(shè)定功率為150W，以對(duì)苧麻纖維進(jìn)行CF4低溫等離子體處理，反應(yīng)15min后關(guān)閉電源并取出樣品，由此獲得高疏水性苧麻纖維。如圖3所示，本實(shí)施例提供的高疏水性苧麻纖維織物對(duì)水的接觸角可達(dá)120°。
實(shí)施例3:將裁剪好的苧麻纖維于室溫下浸泡在15%濃度的Ca(OH)2溶液中25min，然后取出并用去離子水反復(fù)洗滌至中性，再放入真空烘箱中于80°C下烘干24h至恒重。將上述經(jīng)過(guò)堿處理的苧麻纖維置于等離子體發(fā)生器的反應(yīng)室內(nèi)，抽真空至壓強(qiáng)恒定，開(kāi)啟進(jìn)氣氣路通入CF4氣體，采用流量計(jì)控制流量為25sCCm，保持反應(yīng)室反應(yīng)氣壓穩(wěn)定于25Pa左右，啟動(dòng)電源設(shè)定功率為180W，以對(duì)苧麻纖維進(jìn)行CF4低溫等離子體處理，反應(yīng)20min后關(guān)閉電源并取出樣品，由此獲得高疏水性苧麻纖維。如圖4所示，本實(shí)施例提供的高疏水性苧麻纖維織物對(duì)水的接觸角為118°。
權(quán)利要求
1.一種用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法，其特征在于:所述的方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟: 1)室溫下將苧麻纖維浸泡在堿性溶液中以進(jìn)行預(yù)處理，然后取出并用去離子水洗滌至中性，之后放入真空烘箱中烘干至恒重； 2)將上述經(jīng)過(guò)堿處理后的苧麻纖維置于等離子體發(fā)生器的反應(yīng)室內(nèi)，然后抽真空至壓強(qiáng)恒定，之后通入CF4氣體，保持反應(yīng)室中氣壓恒定，以對(duì)苧麻纖維進(jìn)行CF4低溫等離子體處理，反應(yīng)完成后取出樣品，由此獲得高疏水性苧麻纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法，其特征在于:所述的步驟I)中的堿選自Ca (OH) 2、NaOH, Ba (OH) 2和KOH中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法，其特征在于:所述的步驟I)中用堿性溶液預(yù)處理芒麻纖維的時(shí)間為15min 30min,堿液濃度為10% 30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法，其特征在于:所述的步驟I)中纖維干燥溫度為40°C 80°C，干燥時(shí)間為24h 48h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法，其特征在于:所述的步驟2)中CF4氣體的進(jìn)氣流量為IOsccm 50sccm，反應(yīng)氣壓為15Pa 45Pa，反應(yīng)功率為80W 250W，反應(yīng)時(shí)間為Imin 20min。
全文摘要
一種用CF4低溫等離子體處理以提高苧麻纖維疏水性的方法。其是先用堿性溶液對(duì)苧麻纖維進(jìn)行預(yù)處理，以去除苧麻纖維表面的果膠和雜質(zhì)，然后在等離子體發(fā)生器中通入CF4氣體對(duì)苧麻纖維進(jìn)行處理，在此過(guò)程中CF4低溫等離子體中產(chǎn)生的高能活性粒子可與纖維表面發(fā)生刻蝕、交聯(lián)、接枝聚合等反應(yīng)，而且除刻蝕作用外，激發(fā)氣體CF4還具有極強(qiáng)的氟化特性，可在苧麻纖維表面引入含氟官能團(tuán)，從而可降低纖維表面能，極大地增強(qiáng)了其表面疏水性能。此外，本方法操作工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)D06M11/44GK103088626SQ20131001473
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者徐志偉, 史成波, 岳夢(mèng)瑤, 郭啟微, 單明景, 王振, 楊彩云, 錢曉明 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)