等離子清洗處理棉線提高親水性
文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-07-07
棉線作為一種新型微流控檢測平臺的材料，其價格低廉，滿足了人們對低成本材料的需求。相比較同樣價格低廉的紙芯片而言，棉線無需加工設(shè)計復(fù)雜的圖案，直接縫制到各種支撐材料上即可形成流體傳輸通道；棉線的柔韌性很強(qiáng)，外部結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)的過程中不容易被破壞，彌補(bǔ)了紙芯片浸泡在溶液中易散的缺點(diǎn)。
然而棉線用品經(jīng)加工后表面殘留的各種紡織化學(xué)品以及蠟層會減慢液體在纖維織物上浸泡速度以及液體的傳輸遷移，因此實(shí)驗(yàn)中我們首先對這些表面蠟層及化學(xué)品進(jìn)行處理，以增強(qiáng)纖維織物的親水能力。對棉線表面進(jìn)行處理的方法一般有以下兩種。
一種是用煮沸的氫氧化鈉溶液或者純堿溶液對棉線進(jìn)行脫蠟處理。盡管該方法可在一定程度上提高棉線的親水性，但是仍舊無法滿足線流控器件應(yīng)用的需要。
另一種是等離子清洗：纖維的潤濕性取決于纖維表面的化學(xué)性質(zhì)和纖維的幾何形狀，尤其是表面粗糙度。等離子體處理可以部分去除棉線表面蠟質(zhì)并同時使棉線表面產(chǎn)生親水基團(tuán)。通過等離子清洗的方法，將未處理的棉線和處理的棉線進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過處理的棉線親水性強(qiáng)于未處理的。經(jīng)過等離子處理，棉線表面的極性顯著增強(qiáng)。
棉線的等離子清洗處理
棉線等離子體處理有兩種放置方式，盤卷放置和拉直放置。盤卷放置：將盤卷的一團(tuán)棉線直接放置在等離子體清洗機(jī)的樣品臺；拉直放置：將單根棉線懸空粘貼在支架上，且相互之間隔開0.5cm，避免線與線之間相互接觸。棉線等離子體處理步驟：（1）粘貼在支架上的棉線放入等離子清洗機(jī)；（2）抽真空1min后打開射頻開關(guān)；（3）等離子體清洗機(jī)內(nèi)腔氣體變成粉紅色后開始計時，60s后停止處理，拿出樣品；（4）拉直棉線依然置于支架上，并暴露在空氣中保存。
液體在棉線上流動時間的測定
用處理好的2cm棉線，將其粘貼在超疏水的固體雙面膠上。將稀釋的紅墨水滴加在棉線的一端并立即計時，紅墨水到達(dá)棉線另一端停止計時，每個樣本重復(fù)三次，記錄紅墨水每一次流動時間。通過紅墨水在2cm棉線上流動時間的長短來反映棉線的芯吸性能。
結(jié)果與討論
放置方式和處理時間對等離子體處理棉線芯吸性能的影響
棉線的芯吸性能是決定液體樣品輸送效率的關(guān)鍵參數(shù)之一。天然棉線纖維的表面含有蠟質(zhì)，液體無法在棉線上有效輸送，而等離子體處理是棉線親水處理中最簡單快速的方法。盤卷放置的棉線經(jīng)過等離子體處理后，均具有了運(yùn)輸紅墨水的能力（圖1.1a，b）。棉線經(jīng)等離子體處理20，40，60和80s后，紅墨水流動時間分別為186.1±33.5，56.7±31.0，26.0±10.2和10.1±1.3s。隨著處理時間的增加，棉線輸送紅墨水所需的時間逐漸縮短，表明棉線的芯吸性能越來越強(qiáng)。
圖 1.1 盤卷放置方式：（ a）放置在等離子清洗機(jī)樣品臺上的盤卷棉線；（ b）盤卷棉線（ 2 cm）在等離子體處理后的液體流經(jīng)時間。
將繃直的單根棉線逐一粘貼在樣品臺上，且相互間隔0.5cm，隨后采用等離子體進(jìn)行處理（圖1.2a）。經(jīng)過20s處理后，紅墨水可沿棉線流動，且流動時間為25.9±3.9s，相比于盤卷放置的棉線，流動時間縮短了約160.2s。等離子體處理40，60和80s后，流動時間分別降至12.0±1.2s，7.7±0.8s，6.5±1.3s（圖1.1b）。在四種不同的處理時間下，繃直棉線液體流動時間均小于盤卷處理的棉線。2cm繃直處理的棉線在等離子體處理60s后，紅墨水可以在8s內(nèi)流過棉線到達(dá)濾紙（圖1.2c）。毫無疑問，棉線的放置方式極大地影響了等離子的處理效果。在盤卷放置的情況下，棉線相互堆疊，從而使得等離子體活性成分無法充分作用于棉線表面；而在繃直放置的情況下，每根棉線均充分暴露，因此可以獲得更好和更為均一的處理效果。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，等離子體處理可以有效提高棉線的芯吸能力，且其處理效果與棉線放置方式、等離子暴露時間高度相關(guān)。在繃直放置條件下，棉線的芯吸性能可通過調(diào)整等離子體處理時間來實(shí)現(xiàn)調(diào)控。
圖 1 .2 繃直放置方式：（ a）放置在等離子清洗機(jī)樣品臺上的繃直棉線；（ b）繃直棉線（ 2 cm）在等離子體處理后的液體流經(jīng)時間；（ c）紅墨水在 2 cm 繃直棉線（等離子體處理 60 s）的流經(jīng)過程。
等離子清洗處理對棉線產(chǎn)生兩類影響：（1）等離子體處理部分地除去了棉線表面蠟質(zhì)，暴露底層含氧量更高的纖維素；（2）棉線表面基團(tuán)被氧化，從而產(chǎn)生了親水基團(tuán)。
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