以PET材料為例，探究等離子表面處理后多久有效

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：2023-08-25

等離子表面處理是一種新型的高分子材料處理技術(shù)。等離子體中含有大量的離子、電子、分子、激發(fā)態(tài)原子以及自由基等活性粒子，經(jīng)其處理的材料表面會發(fā)生例如刻蝕、交聯(lián)等復(fù)雜的物理或者化學(xué)變化，從而增加材料的親水性，粘結(jié)性能等。等離子表面處理多久有效這是一個(gè)很難回答的問題，每個(gè)客戶的工藝不一樣，對有效的定義也就不一樣，如果只是親水性改變的話，一般材料經(jīng)過等離子處理后，即使過一段時(shí)間，表面接觸角也不會恢復(fù)到最開始的狀況，從這個(gè)意義上來說，等離子表面處理一直都有效果。但是實(shí)際生產(chǎn)中，客戶對于處理后水滴角的要求不一樣，也就導(dǎo)致有效的定義很難界定。下面通過實(shí)驗(yàn)分析來說明等離子表面處理多久有效的問題。

下面以PET材料為例，探究等離子表面處理后多久有效

等離子體表面處理雖然可以對材料表面進(jìn)行良好的改性，大大提高材料表面的親水性。但是其對材料表面的處理效果并不是穩(wěn)定的，一般而言，表面處理效果是會隨著其暴露在空氣中的時(shí)間而逐漸消退。不同學(xué)者對低溫等離子處理的機(jī)理做出過分析，其中最為廣泛的理論為高分子材料表面基團(tuán)等動態(tài)重組。對于高分子材料而言，由于表面缺少與周圍原子、基團(tuán)等作用，其表面的穩(wěn)定性不如其內(nèi)部，所以高分子材料表面具有一定的表面能。當(dāng)PET薄膜經(jīng)過等離子體處理后，其表面將會引入一些基團(tuán)例如：-OH、-COOH、-NH2等來提高材料表面的浸潤性。這些基團(tuán)的引入使得材料表面更加不穩(wěn)定，其表面能也會相應(yīng)增大。由于所有物質(zhì)都會降低自身的能量來保持一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，所以為了保證材料本身的穩(wěn)定性，經(jīng)過等離子體處理過的材料表面所引入的基團(tuán)會翻轉(zhuǎn)進(jìn)入材料內(nèi)部。相應(yīng)地，材料內(nèi)部的原子重新翻上表面直至材料表面和內(nèi)部的原子、基團(tuán)達(dá)成了動態(tài)平衡。經(jīng)過O2等離子體處理PET材料的表面效果的消退機(jī)理如圖1.1所示。

圖1.1 O2等離子體處理后的PET薄膜的表面變化

為了探究改性后的PET薄膜的最佳處理時(shí)間段，分別將等離子處理30s后的PET薄膜放置在空氣中6h、5h、4h、3h、2h、1h，然后觀察其接觸角的變化，結(jié)果如圖1.2所示。等離子處理后的1h和2h內(nèi)接觸角相差不大，相較于PET表面處理結(jié)束時(shí)的接觸角18.68°略高，都保持在22°左右。但是隨著放置在空氣的時(shí)間延長至3h至4h，接觸角開始了較大幅度的變化，接觸角在35°左右。時(shí)間繼續(xù)延長至6h，PET表面的接觸角恢復(fù)至最開始的表面未處理時(shí)的54°左右，親水性差，結(jié)果符合等離子表面處理具有時(shí)效性的理論。