聚酯纤维(又称PET)是对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)的缩聚体,经由PTA和EG的酯化和缩聚反应制成高分子化合物—聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),其分子结构式如图1-1。

图1-1 聚酯分子结构式示意图 

聚酯的分子结构主要由刚性的苯环和柔性的脂肪烃基组成,其中酯基与苯环构成刚性的共轭体系,制约了柔性脂肪烃基的自由旋转。因此聚酯纤维表现为熔点较高、刚性较大、强度高,被广泛应用于各个领域。且聚酯分子的对称性结构能使各种官能团在分子两侧整齐排列,使得分子结构有高度的几何规整性和较好的结晶倾向。因为其分子结构不含其他极性基团,只有在两端各有一个羟基,所以聚酯纤维结晶度高,表面惰性强,难以与树脂基体形成高粘合性的界面层,限制了其与其他材料的复合。

由于聚酯的分子结构规整,结晶度较高,纤维表面光滑,与树脂的浸润性差,难以与树脂基体发生机械互锁,且大分子中仅在分子链两端存在羟基外,不存在其他极性基团,表面惰性强,因此需要对其进行表面改性。通过等离子表面处理可以改善其的表面性能。

等离子体表面处理

等离子体是在特定条件下使气体电离而产生的非凝聚态体系，可以理解为受激发的气体，它包含被剥离的电子、带异性电荷的离子和激发态原子，整体仍表现出中性。

等离子体表面改性材料技术是最早被使用的等离子体制备材料的技术之一。它是对材料最浅显的表面进行等离子处理，由于等离子体能量比化学键能量高，会使得材料表面发生刻蚀、交联、化学改性等作用。

低温等离子体处理聚酯纤维是一种比较环保友好的技术,它的原理是低温等离子体放电会产生高能粒子流,一方面高能粒子可以改变纤维表面的粗糙程度,增加其表面能和亲水性,从而提高纤维的浸润性能;另一方面高能粒子可以在纤维表面引发接枝反应或化学键断裂,引入新的活性基团,提高粘合性。

利用等离子体处理聚酯纤维材料的优点主要有:(1)处理属于干式工艺,无需对废液废气处理节省能源且污染小利于环保;(2)处理仅涉及表面层(几十到数千埃)不影响基体固有性能;(3)高效,其处理时间短(几秒到几分钟)。作为一种环保工艺,等离子处理在改变聚合物表面特性方面越来越受欢迎。