等離子清洗處理棉線提高親水性

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：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，棉線無需加工設計復雜的圖案，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，外部結構在實驗的過程中不容易被破壞，彌補了紙芯片浸泡在溶液中易散的缺點。

然而棉線用品經加工后表面殘留的各種紡織化學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，因此實驗中我們首先對這些表面蠟層及化學品進行處理，以增強纖維織物的親水能力。對棉線表面進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性質和纖維的幾何形狀，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并同時使棉線表面產生親水基團。通過等離子清洗的方法，將未處理的棉線和處理的棉線進行對比發現，經過處理的棉線親水性強于未處理的。經過等離子處理，棉線表面的極性顯著增強。

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：將盤卷的一團棉線直接放置在等離子體清洗機的樣品臺；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；（2）抽真空1min后打開射頻開關；（3）等離子體清洗機內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，紅墨水到達棉線另一端停止計時，每個樣本重復三次，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鍵參數之一。天然棉線纖維的表面含有蠟質，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。盤卷放置的棉線經過等離子體處理后，均具有了運輸紅墨水的能力（圖1.1a，b）。棉線經等離子體處理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。

圖 1.1 盤卷放置方式：（ a）放置在等離子清洗機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行處理（圖1.2a）。經過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內流過棉線到達濾紙（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。以上實驗結果證實，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。在繃直放置條件下，棉線的芯吸性能可通過調整等離子體處理時間來實現調控。