静电探针在羊毛织物ltp整理中应用

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1、铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集静电探针在羊毛织物LTP整理中应用陈英1～，刘炳宏11．北京服装学院材料科学与工程学院，北京100029；2．北京市服装材料研究开发与评价实验室。北京100029摘要：本文研究低温等离子体在处理羊毛织物过程中，采用双电子探针测定等离子体的电子密度和电子温度，探讨了电子密度与LTP处理时功率、压强和时间的关系，研究了对羊毛织物毡缩率的影响。结果表明：双电子静电探针的测量角度和被处理织物的面积对电子密度的测量结果有较大影响；羊毛织物在同等条件下，经氩气等离子体处理后防毡缩性能提高优于氮气；LTP处理时的气体氛围、处理的功率和压强

2、均影响电子密度，电子密度随功率或压强的增大而增大；当功率和压强保持一定，电子密度不随时间变化而显著变化。关键词：低温等离子体(LTP)；静电探针；电子密度；电子温度；毡缩率前言羊毛纤维因为其表面存在鳞片易发生毡缩现象，可采用低温等离子体(LTP)部分破坏表面鳞片达到防毡缩效果。低温等离子体应用于羊毛防毡缩是当前研究的热点，国内外的研究工作者做了大量的工作【l~5】。本文研究低温等离子体处理羊毛过程中，采用双电子探针法测定等离子体的电子密度和电子温度，并探讨了电子密度对羊毛防毡缩效果的影响。等离子体是由带电的正粒子、负粒子和中性粒子组成，其中正电荷和负电荷电量相等故称等离

3、子体【6】。它们在宏观上是呈电中性的聚集态气体。等离子体的状态主要取决于它的组成粒子、粒子密度和粒子温度。因此，粒子密度和温度是它的两个基本参量。通常札表示电子密度，M表示离子密度，虬表示未电离的中性粒子密度。为方便起见，当M=Ⅳf时，可以用任意一个的密度作为等离子体密度。静电电子探针是测定电子密度和电子温度的仪器。本研究采用双电子探针法，对插入等离子体中的双探针间施加电压，通过测定两探针间电流一电压特性，计算等离子体中电子温度和电子(离子)密度。其原理遵循朗缪尔(L柚gmuir)双探针测量理论【丌。测定时，在双探针两端施加一从．50V到+50V的锯齿波扫描电压，测出流

4、过探针与所加电压值对应的电流值，软件系统给出双探针“伏一安”特性曲线(见图1)，根据此曲线再进行计算电子温度疋(ev)和电子密度M(电子数／cITl3)。392图l“伏一安”特性曲线铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集驴疵岛：饱和离子电流值。到d％IL=o：为“伏一安”特性曲线过零点时的斜率ⅣP：——k％岱詹S：探针截面积，一般为裸露探针丝长度与其直径的乘积，单位为：cm2。肌，：被测等离子体中离子的质量，等于工作气体原子量与氢离子质量的乘积。疋：被测等离子体中电子的温度。l试验部分1．1实验材料羊毛机织物(匹号：1238010；赤峰毛纺厂)；氩气(北京普莱克

5、斯气体销售有限公司)。仪器：HD．2型冷等离子体改性设备(世泰等离子体技术开发有限公司)；静电探针自动测量仪(中国科学技术大学)：wh卸ool标准洗衣机和whirpool标准烘干机(whirpool公司)。1．2实验方法低温等离子体处理羊毛织物：被处理织物悬挂在真空反应室正中央，冷等离子体设备在氩气氛闱中采用不同的功率、压强、时间条件处理羊毛织物。1．3性能测试电子密度(札)的测定：采用静电探针自动测量仪测定，每个条件下测试3次，取平均值；毡缩率的测定：参照AATCC135．2000，平行测定3个试样的毡缩率值，取平均值为测定结果。2结果与讨论2．1静电探针测量角度对电

6、子密度的影响改变探针与水平面的夹角，分别测量在不同角度真空反应室中的ⅣP和瓦，结果见表l。表1不同测量角度对川和7：．的影响功率／W删10”·m。T，

7、甙角度／。100W200W100W200W06．417．088．5l5．3l152．233．348．635．20302．063．558．975．18452．353．438．745．18602．233．668．儿5．08901．162．487．705．46注：LTP条件：彳，．，压强30Pa，织物面积50×50cm393铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集从表1可以发现，在一定LTP条件下，处理功率为100W或2

8、00W时，夹角为O。时探针与水平面平行，静电探针的探头几乎接触到等离子体仪器的电极板。因为等离子体鞘层的影响【6J，电极板附近的电子密度远远高于其他位置。夹角为90。时探针与被处理织物表面平行，此时探头紧贴织物表面。高能电子与织物表面碰撞后失去电性，造成织物表面附近电子密度远低于其他位置。电子密度与电子温度成反比，故随电子密度变化而变化，但非线性。在夹角为0。和90。的位置，测试的电子密度稳定性和重现性差。探针与水平面夹角在150～600之间测得的电子密度和电子温度较稳定。因此，建议取45。作为测量角度。2．2织物面积对电子密度的影响在等