低溫等離子清洗機處理高分子聚合物表面作用原理
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：2023-09-26
低溫等離子清洗機采用氣體作為清洗介質(zhì)，可以有效地避免了因液體清洗介質(zhì)對被清洗 物帶來的二次污染。低溫等離子清洗機除了具有超清 洗功能外，在特定條件下還可根據(jù)需要改變某些材料表面的性能，等離子體作用 于材料表面，使表面分子的化學鍵發(fā)生重組，形成新的表面特性。下面介紹一下低溫等離子清洗機處理高分子聚合物表面作用原理：
低溫等離子清洗機處理高分子聚合物表面作用原理
材料通常是由聚合物組成的，因此，它們的表面能相對較低。在對材料進行處理的時候，為了保持材料原有的特性，需要不損害材料表面能。使用低溫等離子清洗機處理材料表面不但不會損壞基底的表面優(yōu)良性能，在處理的過程中，還能引入一些極性官能團，改變材料的表面粗糙度。使用低溫等離子體處理方法可以獲得其他化學方法所不能獲得的處理效果，且不浪費資源，不污染環(huán)境。低溫等離子體放電處理材料，僅處理材料幾十到幾千埃厚度的范圍，這厚度是十分薄的，這樣可以使材料表面性質(zhì)顯著改善，卻不影響原材料。另外，低溫等離子表面處理節(jié)約資源，處理時，不需要嚴格要求使用什么樣子的材料，處理時間多久也沒有限制。但需要了解材料中各個化學鍵能的大小，以方便分析材料特性改變原因。聚合物中的各個化學鍵能大小如表1所示：
表1 聚合物的化學鍵能
|
化學鍵 |
鍵能（ev） |
化學鍵 |
鍵能（ev） |
化學鍵 |
鍵能（ev） |
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H-C |
3.2~4.7 |
C=C |
3.3~7.5 |
C=O |
5.5 |
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H-N |
2.1~4.7 |
C=N |
10 |
N-N |
0.4~2.9 |
|
H-O |
3.4~5.2 |
C-N |
1.2~3.1 |
O-O |
1.6~2.5 |
|
C-C |
2.6~5.2 |
C-O |
0.95~3.0 |
O-N |
1.0~2.2 |
由于等離子體粒子中，離子的能量最低，為0.03~0.05ev，而其余粒子鍵能均大于2ev，而聚合物中，最低的鍵能是0.95~3.0ev，因此，除了鍵能較低的離子外，低溫等離子體中的大多數(shù)粒子的能量是高于聚合物中大部分化學鍵鍵能的。因此，低溫等離子體能使一些高分子中的化學鍵斷開后重新組合形成新的化學鍵，賦予這些材料新的特性。低溫等離子清洗機產(chǎn)生的等離子體中含有大量的活性粒子，例如離子、激發(fā)態(tài)分子和自由基，這些活性粒子可以與材料表面產(chǎn)生不同的作用，從而改變材料的特性，主要有以下作用：
刻蝕材料表面
刻蝕可以使原本平滑的材料表面變得粗糙，產(chǎn)生深淺不一的裂紋，使固有的化學鍵斷裂，形成可以與其它化學鍵結(jié)合的自由基。由于刻蝕的作用，材料表面不再光滑，而變的凹凸不平，使樣品表面比變大，改變了材料表面的潤濕性能。
產(chǎn)生交聯(lián)基
在密封的低溫等離子清洗機中，充入惰性氣體，在放電產(chǎn)生時，處理高分子材料表面，材料表面很容易產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在激發(fā)態(tài)粒子、電子或者光子的作用下，由于碰撞沖擊發(fā)生一系列化學變化，使得材料表面固有的化學鍵分裂，形成自由基。在沒有其他反應(yīng)物質(zhì)的情況下，自由基與材料重新結(jié)合，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，反應(yīng)過程中，會使物質(zhì)中原有的單鍵斷裂，形成雙鍵，從而產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)，改善材料表面性能。
引入官能團
如果通入低溫等離子清洗機中的放電氣體是容易與其它物質(zhì)反應(yīng)的氣體，則活化材料表面的化學反應(yīng)會變得復(fù)雜。當?shù)蜏氐入x子體處理材料表面，就會很容易引入一些特定的官能團，如羥基-OH、羧基-COOH等，它們有很強的親水能力。在等離子體與聚合物反應(yīng)過程中，這些基團如果增多，那么材料表面的親水性就會增強，更容易與水結(jié)合，吸濕能力提高，反之，與水結(jié)合能力變?nèi)?，吸濕能力減弱。
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