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苏州大学本科毕业生设计（论文）表面涂层技术多功能功能性织物凭借等离子体引发接枝聚合反应的过程文章信息：于2010年9月17日收到此文章，在2011年1月6日修改并公开发表，在2011年1月6日在网上可以查找到。关键字：等离子体引发转移聚合的过程，多功能涂层，阻燃功能拒水功能，有机磷单体摘要：一个氩等离子引发的接枝聚合反应可以被用来给予蚕丝织物持久的阻燃性能。磷酸酯和氨基磷酸酯单体在阻燃方面有着显著的效果而为人所知并且已经被用来在这一应用上展开工作。再者，要在蚕丝织品上成功防水可以凭借SF6等离子体处理来达成。在织物便面发生的接枝和聚合过程是伴随着质量的测量，红外线光谱，x射线光电子能谱分析和扫描电子显微镜的观测。被处理过的织物的可燃性能通过对其热解重量分析，燃烧热和极限氧指数的大小来测定。其牢度性能的鉴定良好。2011ElsevierB.V.保留所有权利1、介绍在当今，天然纺织品阻燃性能的耐洗性能的讨论仍然是一个很大的挑战。最主要的问题存在于只有一种表面处理能被使用，而且这必须在不改变其性能大小（张力，撕裂强度，耐磨性等）和其表面性能（浸透性，柔软的手感，表观等）的条件下进行。这暗示了这种加工必须是薄的，均匀的，透明的涂层。由于是机织物，必须充分的考虑到织物的透气性。此外，这种整理后的织物在燃烧前或者燃烧时必须不含有毒性。所有这些约束条件就是为什么现在研究者们仍然在研究一种能满足所有这些要求的阻燃剂。另外，这种阻燃剂必须要十分有效，也就是说能再低浓度和多方面上起作用，亦是，能作用于多种织物。棉织物的阻燃已经在深入的研究中。但是，相对而言很少有这方面的论文涉及到给予蚕丝织物防火性能。这很令人惊讶，因为蚕丝在室内设计，家居布置，窗帘，床上用品和衣服（尤其是睡衣）方面应用广泛。尽管蚕丝表现示出很低的可燃性（相比较棉织物而言，它的极限氧指数比平均高5个单位），但由于它很高的的氮含量（15-18%）仍然为燃烧提供了原料。因此为蚕丝织物研究出一种新的阻燃整理来使它难以燃烧或者给予其在离开火源时拥有更好的自熄性能是具有价值的。大多数被用来赋予蚕丝织物防火阻燃性能的处理方法都涉及到一种包含用为人熟悉的有机磷化合物处理的多种构想来进行的轧烘焙加工工艺。有机磷这一类的化合物由于它能够促进焦炭的形成而成为最普遍的阻燃剂。这些焦炭的残渣作为一种屏障来保护织物以免和氧气以及火源的热辐射接触，而且它也能减少烟雾的散发。尽管这样处理后织物的防火性能提高，但是这种处理表现出很差的耐洗性能。为了提苏州大学本科毕业生设计（论文）高这些经过阻燃处理的织物的洗烫耐久性能，近来，Chaiwongetal已经在尝试靠大气中的氩等离子射流来移植一个非耐久性含磷阻燃剂（Pyrovatim®磷酸盐缓冲液）。这样处理后的织物由于其表面有以共价键相连的磷化合物的存在而表现出很好的耐水洗性能。然而通过SEM扫描电子显微镜观测显示很多的PBS粒子（直径约10纳米）的不均匀堆积主要位于蚕丝的节点上。这可能会很明显的影响到织物的表面性质。磷酸盐的衍生物，例如DEMEP（二乙基磷酸酯），DMMEP（甲基丙烯酰氧乙基二甲基磷酸酯（含磷单体）），二甲基类似物伴随着过硫酸钾通过酸性媒介也成功过地接枝聚合到蚕丝织物上。含有DMMEP的被处理过的织物在30个周期的洗烫后仍然能通过燃烧测试。但是接枝率（40%浓度的DMMEP在织物的重量上大约有3%的增量）是非常小的，而且不符合工业生产和环境的要求。显然，我们已经成功地在实验室中发展和运用等离子体引发多种磷单体在棉织物上发生接枝聚合反应来减少这些材料的可燃性。在这种情况下，是可以获得又薄又均匀的而且有韩浩牢度的防火阻燃涂层的。在这些化合物中，氨基磷酸酯衍生出的DEAEPN（二乙基-2-丙烯酰氧乙基-氨基磷酸酯）给出了最好的结果（也就是高极限氧指数，高转移速率和最好的牢度性能），由于单元结构中氮的存在和它与磷的协同作用。因此，找出能用于蚕丝织物的用同样单体进行的接枝聚合反应的范围是一件令人关注的事情。这种单体的接枝率和阻燃性能将会和磷酸盐类似物（DEAEP二乙基-2-丙烯酰氧乙基-磷酸盐）通过反应所获得的接枝率和阻燃性能相比较。此外，为了响应顾客的需求，纺织工厂寻求拥有更多结合多样性能，例如含有亲水性/疏水性的阻燃，抗菌，抗紫外等的多功能性织物。我们已经证实在棉织物阻燃方面，PICP法是一个很出色的方法。四氟化碳（CF4）等离子体处理的多种氨基磷酸酯单体已经被用于棉织物阻燃方面，并且我们也明显的观察到Schmerber压力（氟化作用的迹象）的增加。这使得原本亲水的织物变得拒水。然而，水滴不在织物表面上滚动，这说明织物的表面能是适度减少的。此外，众所周知含有氟化物，例如六氟化二碳，六氟化三碳和六氟化硫的CF4的等离子体也加强了织物的疏水性。尤其用六氟化硫作为氟源的话可以获得很出色的效果，因为在六氟化硫等离子体中不希望有的聚合反应能被阻止。我们运用一个post-SF6等离子体在蚕丝织物表面处理来给予防火试样以附加的防水特性。在这边论文中我们描述了一个两步法的草案用来生产多功能蚕丝织物。在第一个步骤中，我们采用两个含有DEAEP和DEAEPN单体的磷在职务上的PIGP反应过程（Scheme1）。未经处理过的和大多数处理过的织物表面是相当亲水的。然而，依靠着它们的运用，织物的表面被赋予了疏水和防火的性能。因此，在第二个步骤中在阻燃处理中的织物要暴苏州大学本科毕业生设计（论文）露在一个SF6等离子体中，在织物表面发生的接枝聚合反应通过质量的测量，红外线光谱，x射线光电子能谱分析和扫描电子显微镜的跟踪观测。燃烧热和极限氧指数大小的测定可以使我们能够评估处理过的织物的燃烧性能。其热分解行为通过热解重量分析来研究。处理好的织物防水性能我们通过Schmerber压力（PSch）来评估。与此同时，该处理的耐久性和织物处理前的整体性能的保存一样是这个研究的主要关注的地方，其牢度性能也同样进行测量。Scheme1DEAEPN二乙基-2-丙烯酰氧乙基氨基磷酸酯和DEAEP二乙基-2-丙烯酰氧乙基磷酸盐2、实验2.1.材料和试剂脱胶漂白后的蚕丝织物（平纹编织，75.4g/m2）由EMPATestMaterialsCompany,Zurich,Switzerland。在这次研究中的阻燃剂单体（DEAEP和DEAEPN）的合成已经预先说明过了。使用从Aldrich那购买的交联剂EGDA（乙二醇二丙烯酸酯）作为标准。光引发剂IRGACURE819（苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦）由BASFSwiss（从前瑞士的CIBASpecialtyChemicals）热心的提供。溶剂从赞助商（FLUKA,BAKERandMERCK）获得并已预先纯化好（如果必要的话，用标准的方法进行纯化）。氩和六氟化磷由PANGAS提供。氩用MBraun100HP气体净化系统进行进一步的纯化。2.2低压等离子体处理微波等离子体由EuroplasmaDC300PC系统产生。EuroplasmaDC300PC由三个部分组成，（i）一个带有能在0到600W范围内调节的电源的微波产生器，可以使氩产生辉光放电现象。（ii）反应发生的真空室（271）（铝制容器）。（iii）一个由主泵（E2M28PFPE,Edwards）组成的抽水系统。气流由单位质量流量控制器监控着。2.3氩引发的接枝聚合反应和六氟化硫处理在实验前将蚕丝织物沿径向切成一块块（50mm×100mm）并在标准条件下（湿度65%，20±2°C）放置24小时。第一步：将试样称重后浸渍在owf在10-30%浓度的乙醇溶液中,10%w.o.m的交联剂苏州大学本科毕业生设计（论文）EGDA和5%w.o.m.的作为光引发剂的IRGACURE819。它们在被涂在玻璃辊来使得溶液在试样上均匀分布。试样在空气中干燥后，放置在玻璃盘中并接受微波氩等离子体处理（F(Ar)=125sccm;P=100W;p=500mT;t=20min）。将试样放入Soxhlet设备中用乙醇溶液（4分钟）和水中（1分钟）冲洗冰并在室温下晾干。晾干后的试样在标准条件下（65%的相对湿度，0±2°C的温度）放置至少24小时后在进行测量。第二步：将阻燃蚕丝织物放到六氟化硫等离子体中处理（F(F6)=25sccm;P=100W;p=500mT;t=5min）2.4分析技术和织物阻燃效果和拒水性能的评估以下几个因素决定了接枝率：接枝率（%）=（Wg–Wo）/Wo×100Wg和Wo分别是织物试样在接枝处理前后的质量。处理过的织物中的磷含量通过分光光度仪Uvikon810采用钒钼磷酸比色法测出的其紫外光谱来测定。再用高氯酸–硫酸消化后，其碳、氢和氮的含量用元素分析仪LECOCHN-900来测定。氨基酸的分析通过使用氨基酸溶液的超高效液相色谱来测定（WatersCorp.,Milford,MA,USA)。在每个试样中各取一小块大约相同的蚕丝织物，在110℃下，充满氩气，水解于6摩尔每升的盐酸中，放置24小时。根据厂商的说明，干燥后的水解产物溶入70μl衍生缓冲区，20μl进行衍生化。（Accq-TagUltra,WatersCorp.,Milford,MA,USA）。对每个试样的氨基酸含量进行计算。每个实验进行两次，所得结果取平均值。氨基酸的衰减全反射的傅里叶变换红外光谱被记录在Nicolet6700FT-IR分光仪上，在4000–400cm−1的范围内。同时也运用了红外技术。蚕丝表面的化学组分通过X射线光电子能谱分析来测定。各组分具体的测量采用MgKα辐射（1253.6eV）通过配有半球形的电子能量分析仪ADES400光电分析仪进行测定。未经处理和处理过的蚕丝织物的燃烧性能用极限氧指数来评估，借助在能数显氧浓度（误差在±0.1%范围内）的燃烧性测试仪LTD上的氧指数实验仪器运用ASTMStandardMethodD2863-76来测量极限氧指数。所测定的极限氧指数就等同于来使试样在80毫米过3分的长度下燃烧的氧氮混合气体中的最低氧浓度。NETZSCHSTA409C热重分析仪使用持续的升温速率为10°C/min的氮气流和升温速率为10°C/min的热气流从30升到700°C来运用热重量分析（TGA）和微商热重法（DTG）。试样的重量大约2到3毫克。PCFC测量法是通过一台PCFC仪器（燃烧测试仪）进行的。PCFC能够用毫克级的织物来测量以下的燃烧参数：放热容量（HRC），热释放速率（HRR），峰值温度热释放速率（PHRR），热释放总量（THR）和焦炭量。蚕丝织物在以1°C/min的速率直线型升温的80苏州大学本科毕业生设计（论文）cm3/min氮气流中从室温加热到750°C。热解分离出来的气态的热解混合物与20cm3/min的氧气流混合后最先在900°C炉内的燃烧10秒。每一步至少进行两次。蚕丝织物在接受单体接枝前后的表面形态通过JEOLJSM-6400型的扫描电子显微镜（SEM）进行观察。在15KeV的加速电压下观察蚕丝织物的表面形态。照片用配有莱卡显微镜MZ6的TOSHIBA3CCDCOLORCAMERA拍摄的。由于蚕丝织物表面粗糙不规则，通常通过测定接触角来研究织物润湿性能的方法对于被处理过的蚕丝织物来说是不可靠的。因此，蚕丝织物润湿性能的评估是根据德标（DIN）53886用耐静水压测试仪TextestFX3000II来做Schmerber压力测试。在测试结束时记录下的施默贝尔值相当于水穿透到织物三个不同地方的程度的时候的液压（mb）。2.5.牢度性能耐水洗牢度是McSherry等人根据加速水洗法来测试的。经过处理的试样放置于由0.5%Na3PO4,12H2O和0.1%非离子表面活性剂TritonX-100组成的工业浴比为40:1的溶液中煮4小时，然后在室温下晾干。拉伸强度包括断裂伸长率通过Lloyd's拉力测试机（LloydLR5K）在标准样（5×15cm2;25±2°C;湿度65%）下测试。在径向测得三个测量值在最后取其平均值。织物白度通过灰色比色卡(BS1006A03)(DIN54