低溫等離子體處理天然膠乳表面改性機(jī)理

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：2022-09-16

我國(guó)目前的制備膠乳的工業(yè)體系是比較完善的，也是處于一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，天然膠乳的很多優(yōu)良性能也應(yīng)用到了各個(gè)行業(yè)當(dāng)中，主要體現(xiàn)在民用、軍用等方面。由于天然膠乳是一種膠體的水分散體系，在浸漬制品、海綿制品等方面天然膠乳已經(jīng)成為了很重要的原材料，其中包括了醫(yī)用保健、工業(yè)應(yīng)用、家用生活。

低溫等離子的膠乳表面處理機(jī)理

低溫等離子技術(shù)通過對(duì)膠乳表面的修飾處理促進(jìn)了天然膠乳膜的成型，相較于其他硫化工藝方法有很多優(yōu)點(diǎn)：①處理時(shí)間短，效率高；②膠乳處理后的表面氣孔較少，均勻性好；③反應(yīng)溫度不高，膠乳的表面不會(huì)出現(xiàn)灼燒現(xiàn)象；④表面修飾的同時(shí)膠乳自身的性能不會(huì)受到影響。等離子體能量的沖擊對(duì)膠乳表面修飾時(shí)會(huì)產(chǎn)生相互結(jié)合的鏈自由基，發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)在膠乳的表面產(chǎn)生薄薄的交聯(lián)層。引入的氮?dú)庾陨戆l(fā)生聚合反應(yīng)在膠乳表面生成聚合物薄膜。本文采用氮?dú)馍淞鞯?b>低溫等離子體，對(duì)層層的霧化膠乳進(jìn)行能量沖擊，使其表面產(chǎn)生大量的自由基、離子、電子、亞穩(wěn)態(tài)離子等，參與膠乳表面的大分子鏈自由基反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

表面形成交聯(lián)層結(jié)構(gòu)

在使用低溫等離子體對(duì)乳膠表面進(jìn)行硫化時(shí)，少量的氮?dú)鈪⑴c反應(yīng)，大部分能量沖擊使膠乳產(chǎn)生交聯(lián)層。其反應(yīng)式1-1所示，從式中可以看出等離子體的沖擊不僅促進(jìn)膠乳的交聯(lián)發(fā)生也生成了不飽和鍵。

CH2CH2—→-CH2CH•—+H•
CH2CH•—→—CH=CH—+H2
式中，H•為原子態(tài)氫；

通過高頻放電沖擊，用于表面處理的氣體的激發(fā)態(tài)電離，使膠乳獲得交聯(lián)層結(jié)構(gòu)，形成的致密的交聯(lián)層和表面的粘連性能為后續(xù)天然膠乳復(fù)合膜的透氣性測(cè)試作理論基礎(chǔ)。

此外在膠乳的層層沉積硫化條件下，引入的反應(yīng)性氣體使膠乳的鏈段發(fā)生斷裂，并在鏈段上引入含氮氧的活性基團(tuán)實(shí)現(xiàn)材料表面處理，引入的極性基團(tuán)（-C=O、-OH、-O-C=O）如式所示提高了天然膠乳的表面活化能，增加了膠乳膜的粘接性和親水性能，改善了表面的粗糙度和均一性。因此，低溫等離子體處理的天然膠乳膜有著優(yōu)良的特點(diǎn)：①厚度均勻且無氣孔，致密性好；②膠乳的硫化交聯(lián)性能好，交聯(lián)程度高；③擁有優(yōu)良的力學(xué)特性，耐熱特點(diǎn)好；④抗老化性好，優(yōu)良優(yōu)良的穩(wěn)定性。雖然等離子體沖擊會(huì)帶來一定的刻蝕性，但是刻蝕的主要?dú)鈶B(tài)為氮?dú)錃鈶B(tài)，因此刻蝕的效果不會(huì)太大而引起誤差。

表面改性處理

低溫等離子的輸出能量較高，天然膠乳的主要成分有C、H、O、N，所形成的能量鍵能相較于低溫等離子體的沖擊能量更低。低溫等離子體的能量沖擊會(huì)打斷乳膠原子之間的結(jié)合鍵能，破壞舊的結(jié)合能并產(chǎn)生新的結(jié)合鍵能，使材料的表面特性發(fā)生變化。

低溫不會(huì)對(duì)膠乳的表面產(chǎn)生破壞和裂解，通過足夠的能量電離產(chǎn)生反應(yīng)物，將能量傳遞給天然膠乳的同時(shí)還發(fā)生了物理化學(xué)的反應(yīng)。

在天然乳膠表面處理過程中，經(jīng)過等離子體處理的材料引入了親水基團(tuán)-COOH、-OH，增加了材料的親水性能，同時(shí)引入含氮和氧的含量，增強(qiáng)了膠粒之間的粘合性能，并改善了乳膠膜的力學(xué)性能。