高分子薄膜等離子處理改性原理

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：2024-04-15

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)提高高分子薄膜表面性能方法主要分為氧化法和非氧化法兩大類，主要包括了化學(xué)處理法、電暈放電處理法、臭氧處理法、臭氧處理法、等離子表面處理法和高能射線輻射法等。

等離子處理

在薄膜表面改性的研究中，等離子體處理被認(rèn)為是目前最具有應(yīng)用前景的表面改性方法。近年來(lái)，等離子技術(shù)被廣泛用于對(duì)高分子薄膜材料的表面改性。等離子體改性相對(duì)于其它的一些改性方法，它僅僅對(duì)材料的淺表面（<10^-8m）進(jìn)行改性反應(yīng)，不損傷材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)材料的整體性能幾乎不產(chǎn)生影響，尤其是力學(xué)性能，但可以明顯的改善材料表面的極性及結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善材料的潤(rùn)濕性能。等離子體對(duì)材料改性時(shí)，首先，等離子體發(fā)射出的粒子與高分子材料表面相互作用，引發(fā)自由基反應(yīng)；之后，自由基發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，如轉(zhuǎn)化﹑裂解﹑氧化﹑歧化和耦合等，從而達(dá)到增強(qiáng)高分子材料表面功能性的目的。其中，引發(fā)自由基反應(yīng)的活性粒子主要是由等離子體中高速運(yùn)動(dòng)的電子與氣體分子的碰撞而產(chǎn)生?？蒲腥藛T經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，多種活性粒子存在于低溫等離子體中，且這些活性粒子主要可以分為六大類，即電子、光子、處于基態(tài)能級(jí)的分子（原子或自由基）、受激原子或分子正離子（分子或原子的）、負(fù)離子（原子或分子的）。

等離子改性原理

高分子薄膜中常見(jiàn)化學(xué)鍵的鍵能相對(duì)于等離子體中活性粒子的能量低，因而，在等離子作用于高分子表面時(shí)，容易在其表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)這些活性粒子與大分子物質(zhì)接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生能量的交換，進(jìn)而大分子的化學(xué)鍵得以打開(kāi)。若低溫等離子的反應(yīng)介質(zhì)為氧氣、氫氣和氨氣時(shí)，則這些氣體會(huì)與高分子物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成含氧、氫、氮的極性基團(tuán)；若是等離子的反應(yīng)介質(zhì)為惰性氣體氬氣或氮?dú)?，則在高分子表面會(huì)產(chǎn)生自由基或由不飽和化學(xué)鍵形成的致密的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使材料表面的結(jié)構(gòu)及親水性得以改善，薄膜的其它性能也得以提高，從而使基材的整體性能得到改善。

對(duì)于高分子薄膜材料的改性，一般采用的為低溫等離子體處理。低溫等離子體對(duì)高分子薄膜的改性處理具有以下優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)反應(yīng)活化能大但是反應(yīng)速度慢的、熱力學(xué)上可能進(jìn)行的反應(yīng)，通過(guò)低溫等離子體改性，則可使活化能減少，反應(yīng)速度增大；②對(duì)于一些需要在高溫下進(jìn)行的反應(yīng)，通過(guò)低溫等離子改性，分子的離子化或者解離生成新的基團(tuán)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)材料改性；③對(duì)高聚物表面的作用深度可以從幾十到幾百納米，但同時(shí)可以保持基體力學(xué)性能，不損傷材料基體，同時(shí)改變材料表面能量狀況，提高材料表面的親水性能、，改善表面形貌，產(chǎn)生功能基團(tuán)；④過(guò)程簡(jiǎn)單，便于控制，節(jié)水節(jié)能、降低成本、對(duì)環(huán)境無(wú)污染。