利用等離子清洗機處理材料表面是什么機理

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：2022-07-07

等離子清洗機通常被用來處理材料表面，等離子清洗機通過激發(fā)氣體原子并產(chǎn)生等離子體的振蕩電磁場（13.56MHz)將自由電子加速至高速，產(chǎn)生的感應耦合離子能量約為12eV，可用于清除材料表面的污染物。等離子清洗機處理材料表面還可以提升材料表面親水性，粘接性等性能。

等離子清洗機產(chǎn)生的等離子體的能量可通過光輻射、中性分子流、離子流作用于高分子材料的表面,這些粒子能量的消散過程是高分子材料表面獲得改性的根本原因。當?shù)入x子體中的這些高能粒子和紫外線轟擊高分子材料表面時,分子鏈的斷裂而發(fā)生表面刻蝕、交聯(lián)和等離子體聚合等作用,因此既可利用非聚合性氣體對高分子材料表面進行改性,還可利用聚合性氣體對高分子材料表面進行等離子體聚合和接枝,根據(jù)需要引入所需官能團,改善其表面分子結構,進而改善其表面性能。

低溫等離子體中的荷電粒子,主要是電子和帶正電荷的正離子,它們的濃度比中性粒子濃度要低得多。具有較高動能的電子轟擊到高分子材料表面,使其產(chǎn)生大分子自由基。正離子的動能較低,但其攜帶的電能足夠高時,可使高分子材料表面由于電子轉(zhuǎn)移,而產(chǎn)生大分子離子。

在低溫等離子體中的電磁輻射波長范圍較寬,其中高能量的真空紫外線,通過光電離作用使高分子電離,而可見光和紅外光卻不能產(chǎn)生化學作用,后者被材料吸收轉(zhuǎn)化為熱能,對其他化學反應起著促進作用。

對等離子清洗機處理過的高分子材料所進行的ESCA譜的分析結果表明：離子和激發(fā)態(tài)原子或分子與高分子材料表面作用,是一直接能量轉(zhuǎn)移過程,其作用深度可達幾個單分子層。而輻射線在聚合物中的能量轉(zhuǎn)移具有長程效應,可深入到幾個拜。由于上述各種作用和氣體種類與高分子材料本身結構的不同,在高分子材料表面產(chǎn)生了數(shù)量可觀的自由基和離子,并發(fā)生碎片化、異構化和交聯(lián)以及引入官能團等反應。

等離子清洗機對高分子材料表面發(fā)生反應的機理,可以分為三步

第一步氣體中的少數(shù)自由電子撞擊空間中的其它分子,即可以是電場中的氣體分子,又可以是高分子材料表面的大分子鏈。被撞擊的分子同時接受到部分能量,成為激發(fā)態(tài)分子而具有活性。

第二步激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定,又分解成離子或保留其能量而停留于亞穩(wěn)態(tài)。

第三步自由基或離子在高分子表面反應時,有可能形成以下幾種情況形成致密的交聯(lián)層等離子體與存在的氣體或單體發(fā)生聚合反應,沉積在聚合物表面形成具有可設計性的涂層等離子體與表面自由基或離子發(fā)生反應形成改性層。

等離子清洗機處理材料表面通常采用輝光放電產(chǎn)生低溫等離子體，利用O2，N2等氣體的低氣壓輝光放電等離子體進行表面反應,參與表面反應的有激發(fā)態(tài)的原子和分子、自由基和離子,也包括等離子體輻射紫外光的作用,通過表面反應可在材料表面引入特定的宮能團,產(chǎn)生表面侵蝕,形成交聯(lián)結構層或生成表面自由基,往往是某種作用為主,幾種作用并存。