聚合物等離子體表面處理改性原理

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：2022-08-23

聚合物材料密度小、絕緣性好、易加工成型、物理性能均衡，越來越廣泛地應用于汽車、醫(yī)療器械、電工電子、航空航天等高科技產(chǎn)業(yè)聚合物材料的表面性能主要涉及到潤濕性、粘附性和生物相容性等，在不改變聚合物基體材料性質(zhì)的前提下采用各種物理化學手段改善其表面性能是一種行之有效的方法。目前工業(yè)采用的表面改性方法都存在明顯缺陷，如溶劑法和火焰處理法不易控制改性層深度，且很難消除環(huán)境污染；旋涂法難以形成牢靠界面；放射線處理法成本過高。等離子體處理聚合物表面改性技術(shù)具有傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢：（1）只涉及聚合物淺表面。（2）不損傷基體材料；（3）可對復雜形狀表面進行均勻改性；（4）在氣相中產(chǎn)生，操作簡單，對環(huán)境危害小；能量利用集中，能源浪費少。

聚合物等離子體表面處理改性原理

聚合物等離子體處理表面改性主要是用O₂、Ar、N₂、等氣體產(chǎn)生的等離子體對聚合物表面進行改性。等離子體與聚合物表面的相互作用會對材料的表面形貌和化學成分產(chǎn)生顯著影響。等離子體轟擊聚合物材料表面，打斷表層的大分子鏈，形成的小分子揮發(fā)造成材料表面物質(zhì)的減少。帶電粒子對聚合物表面不同區(qū)域刻燭作用的不同會在材料表面引入特殊的凹凸不平的形貌。經(jīng)過等離子體殼層加速的帶電粒子對聚合物表面產(chǎn)生的濺射作用和紫外線對聚合物表面的福照作用會在材料表面引入自由基，自由基與空氣中的水分、氧氣和氮氣等反應形成經(jīng)基、接基和氨基等極性官能團。等離子體改性后聚合物表面形貌和化學成分的變化，導致改性表面出現(xiàn)不同的性能，從而達到等離子體聚合物表面改性的目的。

影響等離子體聚合物表面改性的因素主要涉及到等離子體的特性和被改性材料的特性兩方面。影響等離子體特性的因素主要有等離子體發(fā)生器的性質(zhì)（如反應器尺寸、構(gòu)型等、等離子體氣體的性質(zhì)（如氣體種類、流量、氣壓等）和等離子體能量輸入的性質(zhì)（如功率、頻率、占空比、持續(xù)時間等）被改性材料的特性主要涉及到聚合物的鏈結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、取向、添加劑和基體材料的溫度等…。

聚合物等離子體表面處理改性的時效性

盡管等離子體改性聚合物表面具有眾多優(yōu)點，但改性后表面極性官能團的含量和表面性能都會隨時間的增加而衰減甚至消失，這種現(xiàn)象是等離子體改性聚合物的時效性，或稱為等離子體改性聚合物的老化現(xiàn)象。影響等離子體改性聚合物表面時效性的因素主要有三個：等離子體的特性、聚合物材料本身的特性和存放環(huán)境的特性。