關(guān)于等離子體處理效果（時效）能保持多長時間的一些說明

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)表時間：2023-01-09

等離子體處理技術(shù)是一種重要的科學(xué)與工程技術(shù)，廣泛應(yīng)用于高分子材料的表面改性中。經(jīng)過等離子體改性的材料表面發(fā)生多種物理和化學(xué)變化，例如產(chǎn)生刻蝕，形成致密的交聯(lián)層以及引入極性基團(tuán)，使材料的親水性、粘接性、染色性、生物相容性及電性能等得到改善。而且低溫等離子體處理只作用于材料表面(通常為幾至幾+納米)，并不影響基體的性質(zhì)。然而等離子體對材料表面改性的效果并不穩(wěn)定，隨著時間的推移部分效果會失去，這種現(xiàn)象稱為等離子體處理的時效性。時效性的研究對于等離子體處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用都具有重要的意義。

等離子處理效果保持時間有多久？

很多客戶在了解到等離子處理有時效以后，都想知道保持時間到底有多久，其實(shí)等離子處理的時效是無法準(zhǔn)確預(yù)估的，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來大概知道哪種材料的時效比較長，哪種材料的時效比較短，因?yàn)榈入x子處理的時效跟很多因素有關(guān)。影響等離子體處理時效性的因素除了材料本身的組成、結(jié)構(gòu)外，還有工藝參數(shù)以及貯存環(huán)境。材料結(jié)構(gòu)直接影響等離子體處理后表面分子鏈的運(yùn)動方向及翻轉(zhuǎn)程度，進(jìn)而影響材料表面交聯(lián)程度，表現(xiàn)為表面改性的時效性差異；不同氣氛的等離子體以及不同長短的等離子體處理時間都會直接影響等離子體處理后表面引入極性基團(tuán)的種類以及數(shù)量，時效性也會有所不同。貯存環(huán)境則直接影響等離子體處理后的改性面，進(jìn)而影響時效性。

等離子處理時效性產(chǎn)生的機(jī)理

等離子處理后高分子材料表面產(chǎn)生極性基團(tuán),材料表面潤濕性能得到改善,表面能增加。但是等離子處理后高分子材料表面并不穩(wěn)定,等離子處理效果隨著時間的推移逐漸消失,材料表面產(chǎn)生的極性基團(tuán)數(shù)量逐漸減少,表面性能又逐步回復(fù)到等離子處理前的狀態(tài)。很多研究者探索了這一現(xiàn)象并分析了其產(chǎn)生的機(jī)理,但由于這一問題的復(fù)雜性,對它的認(rèn)識至今還比較模糊并且有待進(jìn)一步深入研究,目前比較普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為這種現(xiàn)象是由高分子材料表面動態(tài)重組過程引起的。高聚物材料的表面與其內(nèi)部基體,無論在結(jié)構(gòu)上還是在化學(xué)構(gòu)成上都有明顯的差別。這是因?yàn)椴牧蟽?nèi)部的原子受到周圍原子的相互作用是平衡的,而處在材料表面的原子受到的力場是不平衡的,所以產(chǎn)生了表面能。等離子處理后材料表面被引入大量極性基團(tuán),處于非常不穩(wěn)定的高能狀態(tài),由于物質(zhì)系統(tǒng)能量越低越穩(wěn)定,所以任何高分子材料表面都有將能量降至最低點(diǎn)以保持最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢。為了降低表面能量,等離子處理后材料表面被引入的極性基團(tuán)向材料內(nèi)部發(fā)生翻轉(zhuǎn),同時高分子材料內(nèi)部部分未被處理的分子鏈段向表面遷移,這種過程一直持續(xù)到材料表面達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)為止。

時效性現(xiàn)象在等離子體改性過程中是不可避免的，然而，如果找到時效性的影響因素，并有針對性的進(jìn)行預(yù)處理或后處理，就可能降低時效性影響，提高等離子體改性效率。

影響等離子處理時效性的主要因素

高分子材料的種類和特性
等離子體作為一種廣泛應(yīng)用的表面改性方法是因?yàn)檫@種改性只在材料表面進(jìn)行，不改變材料本體性能。在等離子體改性過程中，不同種類和性能的材料會獲得不同的改性效果，同時，改性后的時效性也因材料不同而有所差別。

等離子體處理工藝參數(shù)
不同氣氛的等離子體和工作參數(shù)會使等離子體改性效果不同，時效性也會不同。例如增加等離子處理功率會提高等離子體內(nèi)部的能量密度,有利于增強(qiáng)等離子體與高聚物材料表面的反應(yīng),使高分子材料表面的氧元素含量升高并產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng),因此等離子處理的時效性得到減緩。

等離子體處理后材料的存儲環(huán)境
等離子處理后材料存放的環(huán)境也會對時效性產(chǎn)生影響,具體來講又可分為存儲介質(zhì)和溫度兩個因素。在相同的存儲介質(zhì)中,環(huán)境溫度越高,分子鏈獲得更多能量,分子鏈段運(yùn)動加強(qiáng),表面極性基團(tuán)的翻轉(zhuǎn)也更迅速,時效性越顯著。但如果存儲環(huán)境是親水性的,即使在較高的溫度下,也能抑制高分子材料表面極性基團(tuán)的喪失。親水性的存儲介質(zhì)有利于材料表面生成的極性基團(tuán)保持在材料的表面;反之,疏水性的存儲環(huán)境則促使材料表面的極性基團(tuán)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入基體內(nèi)部。

等離子體處理時效性的解決方法

等離子體改性后的材料幾乎都有時效性問題。時效性的影響因素包括材料本身性能、等離子體種類、貯存環(huán)境等。為了延長等離子體處理的時效性，通過改變工藝參數(shù)，改變儲存環(huán)境是一種行之有效的方法。
此外，對等離子體改性后的材料及時使用也是避免時效性行之有效的辦法。

由于在實(shí)際應(yīng)用過程中,經(jīng)等離子處理后的材料表面還要接受其他處理,整個工序要經(jīng)歷相當(dāng)長的一段時間,時效性的存在影響了等離子對材料表面處理的效果。對這一領(lǐng)域更加系統(tǒng)深入地研究，不但可以解決等離子處理技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的問題，而且也有利于加深對等離子處理技術(shù)本身的認(rèn)識和了解。相信隨著等離子體時效性問題的深入研究，等離子體處理技術(shù)將會在更多的領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。