纺织品激光表面处理项目获重大突破

由东华大学和中科院上海光学精密机械研究所共同承担的“纺织品激光表面处理及聚酯纤维表面改性”项目为上海市科技发展基金重点项目，最近已完成计划任务书的研究内容，并通过了专家鉴定。 激光处理是一种非接触的表面物理改性方法，可以在室温下进行，具有污染少，可精确定位的特性。该项目研究目的是探索激光处理在纺织品化学加工或制成功能纺织品等方面的应用效果。课题组用紫外准分子激光对聚酯织物进行照射处理，研究了照射后纤维表面结构与性能的变化及其应用价值；同时，研究了激光照射引发接枝反应，将亲水性单体接枝到聚酯材料表面，以提高表面亲水性等性能的可能性。 在激光照射处理方面，项目组研制成一台用于大面积扫描的步进电机控制的工作载物平台，用分步重复扫描方法改善了激光作用于织物表面的均匀度。通过用理论模型分析了纤维表面纹理化过程中表面熔化和重固化的物理过程，提出“表面纹理化热模型”理论，计算结果与实验能很好符合。 在激光照射后织物的性能方面，项目组观察到准分子激光处理使PET纤维表面形成垂直于纤维轴向的周期性起伏结构，发现激光处理后PET织物的抗静电能力增强，获得阳离子染料可染性，分散染料染色色泽增浓。探讨了染色性能提高的机理。 在激光照射引发接枝方面，项目组建立了准分子激光照射PET材料表面引发接枝改性的方法。接枝以后PET织物和薄膜表面亲水性明显提高：织物的5μ1水滴渗透时间由20分钟以上缩短到19秒左右；薄膜的水接触角由78°左右降低至45°。项目组还从机理方面对此现象作了探讨。 高分子聚合物表面改性在聚合物工业中具有重要的作用。经过改性后，高聚物表面的原有性能会发生变化，且可获得许多新的特性，因而改性技术在改善高聚物表面亲水性、导电性、粘结性、吸附性及生物相容性等许多方面被广泛应用。 高聚物激光处理的研究在国际上始于1980年。目前有关激光照射对聚合物表面改性的研究主要集中于激光照射后聚合物表层发生的物理形态和化学结构的变化，照射引起烧蚀降解的可能机理，以及改性后聚合物表面的应用性能改变等方面。 国内有关激光照射对聚合物表面改性的研究还很少，本项目获得的PET织物抗静电性能的提高是首次报道，提高分散染料染色性能的研究为国内首次，且比国外文献报道深入。准分子激光处理后的PET织物分散染料染色色泽明显增浓，并且应用常规的分解染料染色工艺就可以得到常规染色过程无法染得的浓色，因而可减少分散染料的用量，降低染色残液中染料的含量，减轻废水处理的压力，具有相当好的环境保护性。关于改善激光扫描均匀度的研究，为实用化应用打下了良好的基础。 该项目在308nm准分子激光照射下将亲水性单体丙烯酰胺接枝到PET材料表面，显著改善了材料表面的亲水性，为高聚物表面接枝改性提供了一种新的方法和途径。通过研究光敏剂、均匀聚物抑制剂、pH值等影响因素的作用，提出了激光照射引发接枝的自由基聚合反应机理。这些结果可以作为在更广泛领域中采用激光照射方法对高聚物接枝改性研究的基础和参考。 经专家组综合评定，该研究成果已达到国际先进水平。