等离子清洗处理棉线提高亲水性

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-07-07

棉线作为一种新型微流控检测平台的材料，其价格低廉，满足了人们对低成本材料的需求。相比较同样价格低廉的纸芯片而言，棉线无需加工设计复杂的图案，直接缝制到各种支撑材料上即可形成流体传输通道；棉线的柔韧性很强，外部结构在实验的过程中不容易被破坏，弥补了纸芯片浸泡在溶液中易散的缺点。

然而棉线用品经加工后表面残留的各种纺织化学品以及蜡层会减慢液体在纤维织物上浸泡速度以及液体的传输迁移，因此实验中我们首先对这些表面蜡层及化学品进行处理，以增强纤维织物的亲水能力。对棉线表面进行处理的方法一般有以下两种。

一种是用煮沸的氢氧化钠溶液或者纯碱溶液对棉线进行脱蜡处理。尽管该方法可在一定程度上提高棉线的亲水性，但是仍旧无法满足线流控器件应用的需要。

另一种是等离子清洗：纤维的润湿性取决于纤维表面的化学性质和纤维的几何形状，尤其是表面粗糙度。等离子体处理可以部分去除棉线表面蜡质并同时使棉线表面产生亲水基团。通过等离子清洗的方法，将未处理的棉线和处理的棉线进行对比发现，经过处理的棉线亲水性强于未处理的。经过等离子处理，棉线表面的极性显著增强。

棉线的等离子清洗处理

棉线等离子体处理有两种放置方式，盘卷放置和拉直放置。盘卷放置：将盘卷的一团棉线直接放置在等离子体清洗机的样品台；拉直放置：将单根棉线悬空粘贴在支架上，且相互之间隔开0.5cm，避免线与线之间相互接触。棉线等离子体处理步骤：（1）粘贴在支架上的棉线放入等离子清洗机；（2）抽真空1min后打开射频开关；（3）等离子体清洗机内腔气体变成粉红色后开始计时，60s后停止处理，拿出样品；（4）拉直棉线依然置于支架上，并暴露在空气中保存。

液体在棉线上流动时间的测定

用处理好的2cm棉线，将其粘贴在超疏水的固体双面胶上。将稀释的红墨水滴加在棉线的一端并立即计时，红墨水到达棉线另一端停止计时，每个样本重复三次，记录红墨水每一次流动时间。通过红墨水在2cm棉线上流动时间的长短来反映棉线的芯吸性能。

结果与讨论

放置方式和处理时间对等离子体处理棉线芯吸性能的影响

棉线的芯吸性能是决定液体样品输送效率的关键参数之一。天然棉线纤维的表面含有蜡质，液体无法在棉线上有效输送，而等离子体处理是棉线亲水处理中最简单快速的方法。盘卷放置的棉线经过等离子体处理后，均具有了运输红墨水的能力（图1.1a，b）。棉线经等离子体处理20，40，60和80s后，红墨水流动时间分别为186.1±33.5，56.7±31.0，26.0±10.2和10.1±1.3s。随着处理时间的增加，棉线输送红墨水所需的时间逐渐缩短，表明棉线的芯吸性能越来越强。

图 1.1 盘卷放置方式：（ a）放置在等离子清洗机样品台上的盘卷棉线；（ b）盘卷棉线（ 2 cm）在等离子体处理后的液体流经时间。

将绷直的单根棉线逐一粘贴在样品台上，且相互间隔0.5cm，随后采用等离子体进行处理（图1.2a）。经过20s处理后，红墨水可沿棉线流动，且流动时间为25.9±3.9s，相比于盘卷放置的棉线，流动时间缩短了约160.2s。等离子体处理40，60和80s后，流动时间分别降至12.0±1.2s，7.7±0.8s，6.5±1.3s（图1.1b）。在四种不同的处理时间下，绷直棉线液体流动时间均小于盘卷处理的棉线。2cm绷直处理的棉线在等离子体处理60s后，红墨水可以在8s内流过棉线到达滤纸（图1.2c）。毫无疑问，棉线的放置方式极大地影响了等离子的处理效果。在盘卷放置的情况下，棉线相互堆叠，从而使得等离子体活性成分无法充分作用于棉线表面；而在绷直放置的情况下，每根棉线均充分暴露，因此可以获得更好和更为均一的处理效果。以上实验结果证实，等离子体处理可以有效提高棉线的芯吸能力，且其处理效果与棉线放置方式、等离子暴露时间高度相关。在绷直放置条件下，棉线的芯吸性能可通过调整等离子体处理时间来实现调控。