等离子辅助染色：酸性染料在排气染色法和垫干固化（PDC）方法之间的比较研究

《Journal of Industrial Information Integration》：The plasma-assisted dyeing: A comparative study of exhaust and pad-dry-cure (PDC) methods with acid dye

本研究通过大气压氦氧等离子体处理尼龙织物，比较了排气染色与垫干烧固法对染色效果的影响。结果显示，等离子处理显著增强排气染色法的K/S值（最高137.25），表面蚀刻增加表面积，但长时间处理会降低拉伸强度。该技术兼具环保性和染色性能提升潜力。

　　本研究探讨了等离子体处理对尼龙织物染色性能的影响，特别是其在提升染色强度和耐牢度方面的潜力。通过在不同时间间隔下对尼龙织物进行大气压氦氧等离子体处理，并采用排气染色法（exhaust dyeing）和垫干固化法（pad-dry-cure, PDC）进行染色，研究人员观察到等离子体处理显著增强了染料的吸附能力。在处理时间分别为15秒、30秒、45秒和60秒的情况下，处理后的尼龙织物染色强度（K/S值）分别为132.85、133.86、133.32和137.25，明显高于未经处理的织物（UT）的K/S值123.83。这表明，等离子体处理能够有效提高尼龙织物的染色性能，从而改善其整体颜色表现。

等离子体处理是一种非传统的表面改性技术，它利用等离子体中的活性物质与材料表面发生反应，从而改变其物理和化学特性。与传统的湿化学处理方法相比，等离子体处理具有显著的环保优势，因为它不需要使用溶剂，且减少了水资源的消耗。此外，等离子体处理能够在不损害材料本体性能的前提下，实现表面的精准改性。例如，氧气等离子体具有极强的氧化能力，能够为疏水性表面引入极性官能团（如羟基和羧基），从而提高其润湿性和化学反应活性。这种特性使得等离子体处理后的尼龙织物在染色过程中更容易与染料分子发生作用，进而提升染色效果。

研究还指出，等离子体处理虽然提高了尼龙织物的染色性能，但也可能导致织物拉伸强度的下降。这是因为等离子体处理过程中，材料表面的降解和蚀刻作用可能会破坏纤维的结构完整性。因此，在优化等离子体处理参数时，需要在增强染色性能和保持织物机械性能之间找到平衡点。研究人员通过扫描电子显微镜（SEM）观察到处理后的织物表面发生了显著的蚀刻现象，这进一步验证了等离子体处理对纤维表面的改性作用。然而，由于处理时间较长时表面降解更为明显，因此在实际应用中应控制处理时间，以避免对织物整体性能造成过大影响。

在染色方法的选择上，研究发现排气染色法在等离子体处理后的尼龙织物上表现出最佳的染色效果。这可能是因为排气染色法能够提供更均匀的染料分布和更高的渗透率，使得染料能够更充分地与纤维表面的活性位点结合。相比之下，垫干固化法在染色性能、耐牢度和染料保留方面表现较弱。这表明，在等离子体处理后的尼龙织物染色过程中，排气染色法可能是更优的选择。此外，研究还提到，排气染色法在较低温度下（30–50℃）即可实现高效的染料吸收，这不仅有助于节能减排，还能减少对环境的影响。

当前，纺织行业面临着日益严峻的环保挑战。传统的染色工艺通常需要大量的水和化学品，不仅增加了生产成本，还对环境造成了污染。而等离子体处理作为一种绿色技术，能够有效减少这些负面影响。通过将等离子体处理与排气染色法相结合，研究人员期望能够在不牺牲织物性能的前提下，实现更高效、更环保的染色过程。这一方法不仅有助于降低水资源的消耗，还能减少化学品的使用和废水的排放，从而推动纺织行业的可持续发展。

研究还提到，现有的文献主要关注等离子体处理对纺织材料表面性质的影响，如疏水性、亲水性、表面能和化学反应活性等。然而，针对等离子体处理在低浴比条件下用于尼龙染色的系统性研究仍较为缺乏。因此，本研究填补了这一空白，通过比较排气染色法和垫干固化法在等离子体处理后的尼龙织物上的应用效果，提供了有价值的参考数据。此外，本研究还强调了等离子体处理在提高染料吸附能力和增强染色耐牢度方面的潜力，这为开发新型环保染色技术提供了理论依据。

在实际应用中，等离子体处理技术的推广需要考虑多个因素。首先，处理参数的优化至关重要。例如，气体成分、流速、能量密度和处理时间等都会影响等离子体处理的效果。其次，处理后的织物在染色过程中应保持良好的稳定性，以确保染色质量的一致性。最后，还需要评估等离子体处理对织物整体性能的影响，包括机械强度、透气性和手感等。只有在这些方面取得平衡，等离子体处理技术才能真正实现其环保和性能提升的双重目标。

综上所述，本研究通过实验验证了等离子体处理对尼龙织物染色性能的积极影响，并强调了排气染色法在处理后织物上的优越性。同时，研究也指出了等离子体处理可能带来的负面影响，如纤维拉伸强度的下降，提醒在实际应用中需要谨慎控制处理条件。这些发现不仅为纺织行业提供了新的染色思路，也为推动环保型纺织加工技术的发展奠定了基础。未来的研究可以进一步探索等离子体处理与其他环保染色技术的结合，以实现更高效、更可持续的染色解决方案。