棉纤维上含有许多极性的羟基,是一种亲水性纤维,染色性能良好。然而等离子体处理后可通过对棉纤维的刻蚀和纤维表面改性,提高纤维表观深度(K/S)和染料的上染百分率。氧气在常用的几种低温等离子体改性气体中(如N2、Ar等)刻蚀效果是最强的,未处理棉织物表面相对光滑,处理1分钟后表面开始出现凹槽,5分钟后凹槽和凹坑已经非常明显,而处理10分钟后的纤维表面已经成蜂窝状。经过刻蚀后,织物比表面积的增加引起了织物亲水性和染料透染性的增加,这点对分子结构相对小的活性染料的影响尤为明显。

氧气等离子体处理对棉纤维染色性能的影响主要体现在:氧气低温等离子体刻蚀作用引起的织物比表面积的增加,比表面积的增加有利于染料在纤维中的扩散;氧气低温等离子体处理后羧基等亲水性基团的引入,提高了纤维的润湿性,加快了染料向纤维表面吸附及向纤维内部扩散;等离子体的刻蚀作用使纤维表面粗糙化,提高了增深效应。但是需要注意的是等离子体的处理产生的刻蚀作用同样会破坏棉织物表面羟基,羟基的损失将不利于染料活性基团与纤维反应,降低棉织物表观染色深度(K/S)和总固色率;而且处理时间较长会引起纤维表面发生交联,同时降低上染速率和平衡上染百分率。

只有选择合适的处理工艺,氧气低温等离子体对棉织物的刻蚀作用以及一些含氧亲水基团的引入才能有利于染色的进行,与棉织物表面反应的气体活性粒子数量和能量也才能有一个良好的配比。例如处理过程中对氧气气压的选择:气压过高,反应腔中的气体分子多,飞行中的电子能量将被损耗多,达到被处理物表面的电子能量较低,改性效果差;而气压过低,反应腔中的气体分子少,在等离子体中和被处理物表面反应的气体活性粒子少,改性效果也会差。而且适当的处理工艺可使纤维表面形成众多凹槽,这些凹槽增加了纤维相互间的摩擦力,增大了织物的断裂强力,但这种增大作用是有一定限度的,当刻蚀超过一定程度时,纤维损伤过度,织物整体的断裂拉伸强力随之