關(guān)于等離子清洗時(shí)效性的機(jī)理及影響時(shí)效性的因素說明

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(shí)間：2022-06-22

從低溫等離子體對(duì)材料表面的處理結(jié)果來看，主要是在材料表面通過引入各種極性官能團(tuán)從而增加材料的表面能。但是這種利用引入官能團(tuán)來增加表面能的方式并不是一種穩(wěn)定的方式，它會(huì)隨著時(shí)間的延長而使獲得的親水基團(tuán)逐漸減少，進(jìn)而造成親水性的損失。

低溫等離子清洗時(shí)效性的機(jī)理

很多學(xué)者對(duì)低溫等離子清洗的時(shí)效性有不同的理解，而其中最為廣泛接受的是高分子材料表面基團(tuán)、基體的動(dòng)態(tài)重組過程理論。材料的表面與其內(nèi)部的化學(xué)組成均不相同，由于材料內(nèi)部的原子和基團(tuán)同周圍其他原子或基團(tuán)之間存在相互作用，這種作用可以使得材料內(nèi)部與表面性質(zhì)均衡，因此材料可表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能。高分子材料表面的穩(wěn)定性不及內(nèi)部，由于缺少與周圍原子或基團(tuán)間作用力，因此具有一定的表面能。而采用低溫等離子體處理后，高分子材料表面上所引入的新基團(tuán)，其會(huì)變得更不穩(wěn)定，表面能會(huì)得到一定程度的增加，材料處于一種高能的不穩(wěn)定狀態(tài)。由于所有物質(zhì)都會(huì)自發(fā)降低能量來增加自身穩(wěn)定性，經(jīng)低溫等離子體處理所引入的基團(tuán)將會(huì)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入高分子材料內(nèi)部，而部分內(nèi)部原子將會(huì)轉(zhuǎn)移進(jìn)入材料表面，直至高分子材料表面和內(nèi)部原子、基團(tuán)達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡。

影響低溫等離子清洗時(shí)效性的主要因素

高分子材料的結(jié)晶度

低溫等離子處理高分子材料的時(shí)效性受高分子材料自身性質(zhì)的影響，其中尤其以結(jié)晶度的影響最為明顯。

高分子材料內(nèi)部的無定形區(qū)的分子大多結(jié)構(gòu)松散，分子間距離較大，相互作用力較小，而結(jié)晶區(qū)分子排列緊密有序，分子間距離小，作用力較大。因此結(jié)晶度較高的高分子材料中結(jié)晶分子含量較高，在經(jīng)低溫等離子體處理后表面增加基團(tuán)的翻轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)需要克服更大的阻力，表面極性基團(tuán)數(shù)量以及表面能的減小趨勢(shì)也就相對(duì)較弱。

低溫等離子體氣氛

類型不同以及組成不同的低溫等離子氣氛對(duì)于高分子材料表面處理的效果是截然不同的，處理后的時(shí)效性也存在明顯差異。

由于Ar是惰性氣體，容易被激發(fā)至亞穩(wěn)態(tài)，而O2可在放電條件下電離，由這兩種氣體所形成的低溫等離子體可使高分子材料表面上產(chǎn)生了較多自由基,而這些自由基相互作用，在材料表面上生成交聯(lián)層，這種結(jié)構(gòu)有助于抵抗極性基團(tuán)的向內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，從而使材料表面保持著較高的表面能，由此可以維持由于等離子體處理所引入的新表面特性，如親水性等。

低溫等離子清洗后材料的存儲(chǔ)環(huán)境

不僅等離子體處理時(shí)周圍氣體氛圍和材料本身性質(zhì)會(huì)對(duì)處理的時(shí)效性有影響，材料存放環(huán)境同樣也會(huì)對(duì)時(shí)效性有較大影響。一般來說，存儲(chǔ)介質(zhì)和溫度兩個(gè)因素的影響最為明顯。在相同存儲(chǔ)介質(zhì)中，其環(huán)境溫度越高，材料表面分子獲得能量的越多，表面分子熱運(yùn)動(dòng)也就越強(qiáng)，材料表面增加基團(tuán)的向內(nèi)翻轉(zhuǎn)趨勢(shì)也越顯著,時(shí)效性亦更明顯。但是也存在例外情況。如果高分子材料存儲(chǔ)環(huán)境是具親水性，即便溫度再高，高分子材料表面新增的基團(tuán)和原子也難以向內(nèi)翻轉(zhuǎn)。因此親水性存儲(chǔ)介質(zhì)有利于延長低溫等離子體處理的材料表面壽命。反之，疏水性存儲(chǔ)環(huán)境會(huì)加速材料表面極性基團(tuán)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入基體內(nèi)部，增強(qiáng)材料表面的時(shí)效性。

等離子體作為物質(zhì)存在的第四態(tài)，用來進(jìn)行表面處理具有簡捷、高效、環(huán)保等特點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用于各類高分子材料。但由于等離子清洗技術(shù)具有時(shí)效性和損蝕性，因此，探索各種因素對(duì)于低溫等離子體對(duì)高分子材料表面改性的影響具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。