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聚苯硫醚(PPS)是一種具有芳香環(huán)、1,4位帶有硫原子的高分子化合物。其大分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整,硫原子取代苯環(huán)主鏈上的對(duì)位氯原子,這種結(jié)構(gòu)決定了PPS具有優(yōu)異的性能,如有較高的熔點(diǎn)和玻璃化溫度,熱分解起始溫度高達(dá)430℃。纖維長(zhǎng)期使用溫度170～190℃,200℃以下PPS不溶于任何溶劑。另外,阻燃性、無毒、均衡的物理機(jī)械性能和極好的尺寸穩(wěn)定性也是PPS纖維突出的優(yōu)點(diǎn)。因此它被廣泛應(yīng)用于電子、電器、汽車、機(jī)械和航空航天等領(lǐng)域。另外,聚苯硫醚纖維針刺非織造布或機(jī)織物可用于熱的腐蝕性試劑的過濾,是較為理想的耐熱和耐腐蝕材料。但該纖維結(jié)構(gòu)緊密、粘結(jié)性差、吸濕性差,大分子鏈上缺乏如-OH、-NH2、-CONH3、-COOR等極性基團(tuán),而且純聚苯硫醚制品的脆性較大、韌性較差,聚苯硫醚成型加工時(shí)要求模具溫度較高(130～150℃),熔融過程粘度不穩(wěn)定,在空氣中高溫易氧化交聯(lián)。它的結(jié)構(gòu)造成了PPS纖維粘結(jié)性差,使它在成型加工過程中遇到了很多的難題。因此我們研究利用低溫等離子體技術(shù),采用這種環(huán)境友好型方法,對(duì)聚苯硫醚纖維進(jìn)行表面改性,以提高其潤(rùn)濕性及粘結(jié)性，從而增加PPS纖維的適用性。

低溫等離子體處理是一種對(duì)高分子材料傷害較小的方法。它可以在不改變聚合物母體性質(zhì)的同時(shí),達(dá)到改善聚合物表面性質(zhì)的目的。這樣經(jīng)過離子體處理后的紡織材料既可保持紡織品原有優(yōu)點(diǎn),又可賦予其新特征或消除某些缺點(diǎn),是目前較為先進(jìn)的一種改善纖維表面性質(zhì)的方法。

低溫等離子體對(duì)聚苯硫醚纖維表面改性的機(jī)理

高能的電子和等離子體中的中性成分進(jìn)行碰撞時(shí)會(huì)使得氣體分子發(fā)生電離或者離解過程,高能電子或離子在運(yùn)動(dòng)時(shí)必然會(huì)撞擊到空間中的其它分子,從而使分子成為激發(fā)態(tài)分子而具有活性,這些激發(fā)態(tài)的分子既可以是電場(chǎng)中的氣體分子,又可以是高分子材料表面的大分子鏈,被撞擊的分子同時(shí)接收到部分能量,從而在等離子體中產(chǎn)生大量具有化學(xué)活性的物種或基團(tuán)。

激發(fā)態(tài)的分子不穩(wěn)定,部分被分解成自由基,有的離子保留了能量而停留于亞穩(wěn)態(tài)。此時(shí)自由基或離子在高分子材料表面反應(yīng)時(shí),有可能在其表面形成致密的交聯(lián)層。低溫等離子體與存在的氣體或單體也可能發(fā)生聚合反應(yīng),沉積在聚合物表面形成具有可設(shè)計(jì)性的涂層,或發(fā)生反應(yīng)形成改性層。

低溫等離子體處理聚苯硫醚纖維時(shí),高能粒子會(huì)轟擊纖維的表面,部分低溫等離子體中的電子、離子等高能粒子撞擊纖維表面引起濺射,或在等離子體中的某些化學(xué)活性種對(duì)纖維表面的化學(xué)侵蝕最終會(huì)導(dǎo)致材料表面變得粗糙,甚至出現(xiàn)大的凸起。纖維表面的侵蝕,增加了纖維的表面粗糙度和細(xì)微裂紋,從而增加了纖維的比表面積,所以纖維表面的摩擦性能和毛細(xì)效應(yīng)都會(huì)有明顯的增加。

另外低溫等離子體處理聚苯硫醚纖維后,由于低溫等離子體中的活性粒子具有的能量一般都接近或超過C—C或其它含碳鍵的鍵能,纖維的部分能量會(huì)被纖維吸收,使纖維表面溫度升高,從而引起纖維表面化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的變化,形成交聯(lián)層或生成表面自由基,這些自由基還能進(jìn)一步生成單位特定的官能團(tuán),如-NH2、-OH、-COOH,它們的導(dǎo)入使經(jīng)低溫等離子體處理后的纖維的潤(rùn)濕性有了明顯的提高。

由上敘述可知,等離子體處理能很容易在高分子材料表面發(fā)生刻蝕,使纖維重量減少,表面粗化等。刻蝕使纖維比表面積有所增加,有利于增加它與涂層劑或其它材料的結(jié)合牢度。比表面積的增加有利于提高濕處理速率,增加潤(rùn)濕性能,從粘結(jié)理論上來看纖維粘結(jié)性能得到了增強(qiáng)。

另外,高分子物質(zhì)用N2、O2、NH3等氣體的低溫等離子體處理,會(huì)改變表面的化學(xué)組成,并引入極性基團(tuán)或活性點(diǎn),有的電子它們或者與被粘合材料、粘合劑面形成化學(xué)鍵,或者增加了與被粘合材料、粘合劑之間的范得華作用力,達(dá)到改善粘接的目的。