關(guān)于等離子清洗時效性的機理及影響時效性的因素說明

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-06-22

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

低溫等離子清洗時效性的機理

很多學(xué)者對低溫等離子清洗的時效性有不同的理解，而其中最為廣泛接受的是高分子材料表面基團、基體的動態(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)部的原子和基團同周圍其他原子或基團之間存在相互作用，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，其會變得更不穩(wěn)定，表面能會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將會翻轉(zhuǎn)進(jìn)入高分子材料內(nèi)部，而部分內(nèi)部原子將會轉(zhuǎn)移進(jìn)入材料表面，直至高分子材料表面和內(nèi)部原子、基團達(dá)成動態(tài)平衡。

影響低溫等離子清洗時效性的主要因素

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的翻轉(zhuǎn)等運動需要克服更大的阻力，表面極性基團數(shù)量以及表面能的減小趨勢也就相對較弱。

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于高分子材料表面處理的效果是截然不同的，處理后的時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環(huán)境

不僅等離子體處理時周圍氣體氛圍和材料本身性質(zhì)會對處理的時效性有影響，材料存放環(huán)境同樣也會對時效性有較大影響。一般來說，存儲介質(zhì)和溫度兩個因素的影響最為明顯。在相同存儲介質(zhì)中，其環(huán)境溫度越高，材料表面分子獲得能量的越多，表面分子熱運動也就越強，材料表面增加基團的向內(nèi)翻轉(zhuǎn)趨勢也越顯著,時效性亦更明顯。但是也存在例外情況。如果高分子材料存儲環(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和原子也難以向內(nèi)翻轉(zhuǎn)。因此親水性存儲介質(zhì)有利于延長低溫等離子體處理的材料表面壽命。反之，疏水性存儲環(huán)境會加速材料表面極性基團翻轉(zhuǎn)進(jìn)入基體內(nèi)部，增強材料表面的時效性。

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，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)具有時效性和損蝕性，因此，探索各種因素對于低溫等離子體對高分子材料表面改性的影響具有很強的現(xiàn)實意義。