高强力聚乙烯纤维织物经电浆处理之表面效果

《高强力聚乙烯纤维织物经电浆处理之表面效果》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高強力聚乙烯纖維織物經電漿處理之表面效果南亞技術學院材料與纖維系胡美山南亞技術學院紡織與高分子科技研發中心呂國維一、前言聚乙烯是泛用之塑膠原料，1944年，英國I.C.I.公司在研究極高壓力對氣體的影響，發現乙烯﹙Ethylene﹚氣體在高溫高壓的環境下，會自行產生聚合反應，生成聚乙烯﹙Polyethylene，簡稱PE﹚的固體狀物質，所施加的壓力愈高，其生成聚合體分子量也愈大，其反應機構屬於加成聚合反應﹙PolyadditionPolymerization﹚。聚乙烯甚早以來即眾所皆知高分子，並有利用其單純分子形成高次構造等基礎物性之研究，故有纖維、薄膜或各種產業用資材之成形體

2、等產品，佔有極重要之素材地位。近年來，繼碳纖維、芳香族聚醯胺類纖維後，在高性能纖維領域所產生了一個重要產品，即高強力高模數超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維。事實上，在目前已商業化的高強力纖維中也以UHMWPE纖維之強力達45g/denier(DyneemaSK77)為最強。此種UHMWPE纖維，自80年代末期荷蘭DSM公司申請凝膠紡絲(GelSpinning)專利量產至今其年產量在10年內增加約100倍。2006年全球目前之商業化產能約已達6000公噸/年。而更由於DSM公司之凝膠紡絲專利已在近期過期，且以理論而言，此種超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維其理論強度(373

3、g/denier)，不僅遠較芳香族聚醯胺類纖維(~200-300g/denier)為高；為目前最具潛力可進一步發展出更高強力之纖維。因此，上述這種高成長、高附加價值之UHMWPE纖維產品，近來引起世界各地相關公司及研究機構的極大興趣。此種高強力高模數超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維，目前已廣泛應用於製備防彈衣、防護設備、雷達罩、安全防護衣著、手套、行李箱織布、風箏線、運動器材、輸送帶、箱網養殖、海洋繩纜(如：漁網、風帆、拖曳線)、高強力複合材及地工織物等用途。另外，自從2001年911事件與2003年伊拉克戰爭爆發後，美國經濟與安全陷入困境，全球旅遊業與航空運輸業首當其衝。

4、為了維護各國家安全、經濟與因應全球的反恐戰爭，有需大批的UHMWPE纖維製作的防彈背心、頭盔以及防刺軍服等，致使這種高性能纖維與紡織品目前供不應求，部份較高強力纖維價格攀升，生產廠家也不斷地提高其產能。紡織品的應用，並非僅屬於衣著產業，可以擴展與其他產業結合，如：醫療產業、國防科技產業、生技產業、包裝產業、休閒產業等。然而紡織品在其他產業的應用，紡織品其表面性質，如:濕潤性、化學反應性、粘著性、相容性等，扮演非常重要的角色；換句話說，紡織品表面性質與製程加工與產品的用途具有密切關係。為了改善紡織品表面性質，增加產品的應用層面，紡織品會進行表面改質加工，而利用氣體電漿加工處理為常

5、用的一種技術。電漿加工處理應用在紡織品上只有下列四種效應：1.表面自潔效果：去除纖維表面殘留物質。2.活化纖維表面：包括纖維表面的改質，使纖維表面形成官能基，而這些官能基可以改善紡織品材料表面親水性、相容性、染色性、化學反應性等。3.表面接枝聚合反應作用：在材料表面接枝單体，形成交鏈的高分子層。4.表面沉積作用：在紡織品表面沉積形成活化分子層，改善材料表面反應性，進一步可改善與其他物質的結合性。紡織品電漿加工技術與一般傳統加工方法相互比較，電漿加工具有的優點，包括：減低能源消耗、降低成本、降低廢棄物產生、節省加工時間、任何幾何形狀的材料均可加工處理、可以重複加工處理與最終產品加

6、工非常容易等。高強力聚乙烯纖維並無與染料結合所需的極性基團，而且也沒有染色座基團，再加上紡製高強力聚乙烯纖維因必須高倍延伸而使纖維具有高順向度和高結晶度，因此染料或其他樹脂不易完全擴散到纖維內部，難於染色及具有高疏水性。事實上，吾人所見的具有顏色聚乙烯纖維產品，均是利用顏料或染料再加上樹脂用印花方法，以物理性結合將顏料黏著到聚乙烯纖維產品上。再加上耐熱性低，所以無法利用熱處理來提高與染料之接著性，因而造成產品在使用時染料或顏料有脫落現象。基於上述原因，本研究擬利用低溫電漿處理﹙PlasmaTreatment﹚方法在不影響高強力聚乙烯纖維力學性能前提下，在固體表面經短時間電漿撞擊

7、而產生高能量自由基，再進行單體接枝，作為可與染料基團結合之用，以提高UHMWPE的染色性能。一、實驗﹙一﹚實驗樣布實驗所用高強力聚乙烯纖維織物樣布為商業用平紋織物，纖維抗拉強度為25.56g/d，經紗與緯紗皆為1500D並且由108根單根纖維組成，織物經密與緯密皆為20根/in。﹙二﹚電漿加工表面處理電漿加工處理器採用福歐企業有限公司所製造PFG300RF，電漿處理功率為100W以下，在真空度10mtorr以下採適當時間來加工處理，所使用氣體為氧氣、Ar氣等的環境下照射處理。﹙三﹚量測纖維抗