等離子體表面處理改性EVA樹(shù)脂
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：2023-03-14
乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EthyleneVinylAcetate，簡(jiǎn)稱(chēng)EVA）是繼高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）之后的第四大乙烯系列聚合物。EVA樹(shù)脂在柔韌性、光學(xué)性、耐低溫性、耐沖擊性等方面具有優(yōu)勢(shì)，具備熱密封性等特點(diǎn)。EVA樹(shù)脂可通過(guò)熱成型、發(fā)泡、熱封等加工方式，廣泛地應(yīng)用在包裝薄膜、發(fā)泡鞋材、電纜披覆、光伏膠膜及熱熔膠等領(lǐng)域。此外，EVA樹(shù)脂還是可替換其他樹(shù)脂的改良型材料，應(yīng)用前景極為廣泛。
聚烯烴有低的表面能、低的粘接性能，可被應(yīng)用于粘合、印刷、層壓等過(guò)程中，為了提高聚乙烯的表面性質(zhì)，經(jīng)常用等離子體、化學(xué)表面刻蝕等方法來(lái)處理聚烯烴，為了避免化學(xué)污染，用等離子體處理聚烯烴，改變其表面性質(zhì)是一個(gè)很吸引人的方法。此外，改性并沒(méi)有改變其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。因此，等離子體處理技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中有很大的潛力。
等離子體表面處理改性EVA樹(shù)脂
首先用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)出為經(jīng)等離子體處理樣品表面的接觸角，等離子體處理后，立刻利用測(cè)角儀測(cè)量處理后的樣品（包括各不同改性時(shí)間的樣品）的接觸角，得到結(jié)果如表1-1：
表1-1 不同等離子改性時(shí)間的接觸角
從表1-1可以看出，隨著等離子體處理時(shí)間的不同，EVA樹(shù)脂表面的接觸角也不同，樣品的表面接觸角都隨著處理時(shí)間的增加而減小，表面自由能隨著處理時(shí)間的增加而增大。這主要是由于：一方面是刻蝕，等離子體中無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng)的高能粒子與EVA樹(shù)脂表面碰撞時(shí)，其撞擊能遠(yuǎn)大于表面污染物與EVA樹(shù)脂表面甚至EVA樹(shù)脂自身表面結(jié)構(gòu)的結(jié)合能，而使這些物質(zhì)從表面被剝離掉，提高了表面粗糙度，使表面能增加。另一方面是交聯(lián)反應(yīng)，空氣等離子體產(chǎn)生后，其中除了含有電子、離子外，還含有上述氣體的自由基，這些自由基具有很高的能量，活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)EVA樹(shù)脂表面處在空氣等離子體中時(shí)，表面的官能團(tuán)首先會(huì)在高能粒子的碰撞下被破壞，然后官能團(tuán)之間進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)、引入官能團(tuán)。對(duì)于非反應(yīng)性的氬氣，高能粒子會(huì)在聚合物表面引發(fā)如下反應(yīng)：
PH→P.+H.(1-9)
P. +P.→交聯(lián)（1-10）
式（1-9）表示在這種粒子作用下，EVA樹(shù)脂表面的官能團(tuán)上的氫會(huì)被去除。P．代表有機(jī)官能團(tuán)的自由基，H.表示氫自由基。式（1-10）表示，有機(jī)官能團(tuán)的自由基之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。
對(duì)于反應(yīng)性的氣體氧氣和氮?dú)鈦?lái)說(shuō)，除上述反應(yīng)外，還會(huì)發(fā)生其他反應(yīng)，從而在表面生成含氧、含氮官能團(tuán)。以氧氣為例，反應(yīng)如下：
RH+O.→R’+RO.或者R.+OH.(快)
R.+O.→RO.（快）
RH.→R.+H.或者R.+R’.（慢）
R.+O.→ROO.
ROO.+R’H→ROOH+R’.（快）
ROOH→RO.+OH.（慢）
上面的這些反應(yīng)方程式說(shuō)明，氧自由基在與EVA樹(shù)脂表面的官能團(tuán)作用時(shí)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)引入含氧基團(tuán)，這正好也在理論上證明了氧等離子體處理樣品后，接觸角變化速度快的特點(diǎn)。氮?dú)獾入x子體改性時(shí),反應(yīng)類(lèi)似，生成的為含氮基團(tuán)。
不管發(fā)生何種變換，上述的交聯(lián)反應(yīng)和引入的官能團(tuán)反應(yīng)都能說(shuō)明，等離子體處理使EVA樹(shù)脂表面分子鏈上產(chǎn)生了極性基團(tuán)，表面能、潤(rùn)濕性等性能得到了明顯的改善。但是，這種影響并不是無(wú)限的，原因是當(dāng)處理時(shí)間較短時(shí)，EVA樹(shù)脂表面的弱鍵發(fā)生斷裂，形成自由基，其中一部分自由基與空氣中的氧氣、氮?dú)夥磻?yīng)，在表面形成含氧、含氮等極性親水基團(tuán)，使接觸角降低；但當(dāng)處理時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，由于等離子體中的粒子撞擊刻蝕作用，生成的自由基受到破壞。這樣，自由基的生成和它的刻蝕就達(dá)到了一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，因而存在某一個(gè)臨界值，當(dāng)改性作用時(shí)間大于此臨界值時(shí)，接觸角不再隨改性時(shí)間的增加而明顯減小。
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