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研究生:林世陽
研究生(外文):Shih-Yang Lin
論文名稱:以高週波電漿改質聚丙烯纖維提升酸性染料之染色性
論文名稱(外文):The Elevation of Dyeability for Acid Dyes with Polypropylene Fiber Modified by Radio-frequency Plasma
指導教授:蔡政賢蔡政賢引用關係
指導教授(外文):Cheng-Hsien Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:化學工程與材料工程系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:101
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:聚丙烯纖維酸性染料氨氣電漿改質染著率
外文關鍵詞:PolypropyleneFiberRadio-frequency PlasmaAcid DyesModificationDyeability
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本研究主要利用高週波電漿改質聚丙烯纖維表面,使其產生特定官能基以提升與酸性染料之結合率,以改善聚丙烯纖維難以上色之缺陷,並提供纖維染色專一性而不易與其他染料結合的特點。實驗主要利用氨氣電漿進行纖維表面改質,操作參數包括電漿輸入功率 (80, 100, 120 W)、改質時間 (20, 60, 120 sec) 及電漿氣體組合 (NH3, N2 ),改質後之聚丙烯纖維與酸性染料共浴染色,並改變染色時間,來探討不同狀態下之聚丙烯纖維上色情形,並對改質後的聚丙烯纖維進行物性及化性分析與討論。
由實驗結果得知:改質後的聚丙烯纖維與原本未經改質比較後,上色效果有顯著的提升。隨著電漿功率及時間的提高,改質後的聚丙烯纖維對於酸性染料的上色性亦有明顯增加之趨勢。以未改質未染色聚丙烯纖維之測色值 (以K/S值表示) 為100%,在功率 120 W、改質時間 120 sec之改質條件下,於染色時間 90 min後之上色效果最佳,K/S 值高達 1376.3%; 但以改質時間 20 sec 最具生產效益,其 K/S 值為 918%。 經由 FTIR, XPS, TGA 以及 XRF 等分析後,可分析出氨氣電漿改質後聚丙烯纖維表面組成含有 -NH2以及 -CONH2 等官能基以及鉻沈積,因此明顯提升了酸性染料與纖維之染著率。
In this study, the surface of polypropylene fiber was successfully modified by radio-frequency (RF) plasma for enhanceing the dyeability with acid dyes via forming specific functional groups. The surface modification of polypropylene fiber was carried out by ammonia RF plasma at different applied powers (80, 100, 120 W), reaction time (20, 60, 120 sec), gas combination (NH3, N2), and staining time. Then the physical and chemical properties of the modified fibers were discussed.
The experimental results showed that the dyeability of polypropylene fiber was apparently elevated after the surface modifiacation by NH3 plamsa with increasing applied power, reaction time, or staining time. Based on a K/S value of 100% for the dyeability of crude polypropylene fibers, the K/S values will be as high as 1376.3% at the modification conditions of 120 W, reaction time = 120 sec, and staining time = 90 min. Moreover, the econamic modification conditions are at reaction time = 20 sec with a K/S values of 918%. From the analyses of FTIR, XPS, TGA, and XRF, the surface of fibers showed the -NH2 and -CONH2 functional groups and the deposition of Cr element, resulting in the significant elevation of dyeability for polypropylene fiber with acid dye.
摘 要 I
ABSTRACT II
誌 謝 IV
目 錄 V
表 目 錄 VIII
圖 目 錄 IX
一、 前言 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的與方法 2
二、 文獻回顧 3
2-1 染色化學 3
2-1-1 酸性染料 3
2-1-2 尼龍纖維 5
2-1-3 酸性染料與尼龍纖維結合理論 7
2-1-4 K/S測定理論 8
2-2 聚丙烯 9
2-2-1 聚丙烯簡介 9
2-2-2 聚丙烯纖維之親水化 11
2-2-3 聚丙烯與染色 12
2-3 電漿 14
2-3-1 電漿簡介 14
2-3-2 低溫電漿表面改質技術 17
2-3-3 氨氣電漿 19
三、實驗設備及方法 21
3-1 實驗器材 21
3-1-1 藥品 21
3-1-2 實驗儀器及設備 21
3-2 實驗流程與步驟 22
3-2-1 實驗步驟 22
3-2-2 實驗流程 24
3-3 分析儀器 27
四、實驗結果與討論 31
4-1 聚丙烯纖維改質前後之表面特徵分析 31
4-2 聚丙烯纖維改質前後之X光光電子光譜解析 36
4-3 聚丙烯改質前後之熱重分析 38
4-4 改質條件對表觀測濃度之影響 40
4-4-1 不同功率及反應時間下之 K/S 值比較 40
4-4-2 不同染色條件下之 K/S 值比較 42
4-4-3 不同電漿氣體改質後之 K/S 值比較 44
4-4-4 以 K/S 值計算之染著率比較 46
4-5 改質條件對染色效果之影響 50
4-5-1 不同反應時間下之鉻含量比較 50
4-5-2 不同染色條件下之鉻含量比較 52
4-5-3 不同電漿氣體改質後之鉻含量比較 53
4-6 不同改質條件後纖維之電子顯微鏡分析 54
五、結論與建議 58
參 考 文 獻 59
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