低溫等離子清洗機處理高分子聚合物表面作用原理

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：2023-09-26

低溫等離子清洗機采用氣體作為清洗介質(zhì)，可以有效地避免了因液體清洗介質(zhì)對被清洗物帶來的二次污染。低溫等離子清洗機除了具有超清洗功能外，在特定條件下還可根據(jù)需要改變某些材料表面的性能，等離子體作用于材料表面，使表面分子的化學(xué)鍵發(fā)生重組，形成新的表面特性。下面介紹一下低溫等離子清洗機處理高分子聚合物表面作用原理：

低溫等離子清洗機處理高分子聚合物表面作用原理

材料通常是由聚合物組成的，因此，它們的表面能相對較低。在對材料進行處理的時候，為了保持材料原有的特性，需要不損害材料表面能。使用低溫等離子清洗機處理材料表面不但不會損壞基底的表面優(yōu)良性能，在處理的過程中，還能引入一些極性官能團，改變材料的表面粗糙度。使用低溫等離子體處理方法可以獲得其他化學(xué)方法所不能獲得的處理效果，且不浪費資源，不污染環(huán)境。低溫等離子體放電處理材料，僅處理材料幾十到幾千埃厚度的范圍，這厚度是十分薄的，這樣可以使材料表面性質(zhì)顯著改善，卻不影響原材料。另外，低溫等離子表面處理節(jié)約資源，處理時，不需要嚴格要求使用什么樣子的材料，處理時間多久也沒有限制。但需要了解材料中各個化學(xué)鍵能的大小，以方便分析材料特性改變原因。聚合物中的各個化學(xué)鍵能大小如表1所示：

表1 聚合物的化學(xué)鍵能

化學(xué)鍵	鍵能（ev）	化學(xué)鍵	鍵能（ev）	化學(xué)鍵	鍵能（ev）
H-C	3.2~4.7	C=C	3.3~7.5	C=O	5.5
H-N	2.1~4.7	C=N	10	N-N	0.4~2.9
H-O	3.4~5.2	C-N	1.2~3.1	O-O	1.6~2.5
C-C	2.6~5.2	C-O	0.95~3.0	O-N	1.0~2.2

由于等離子體粒子中，離子的能量最低，為0.03~0.05ev，而其余粒子鍵能均大于2ev，而聚合物中，最低的鍵能是0.95~3.0ev，因此，除了鍵能較低的離子外，低溫等離子體中的大多數(shù)粒子的能量是高于聚合物中大部分化學(xué)鍵鍵能的。因此，低溫等離子體能使一些高分子中的化學(xué)鍵斷開后重新組合形成新的化學(xué)鍵，賦予這些材料新的特性。低溫等離子清洗機產(chǎn)生的等離子體中含有大量的活性粒子，例如離子、激發(fā)態(tài)分子和自由基，這些活性粒子可以與材料表面產(chǎn)生不同的作用，從而改變材料的特性，主要有以下作用：

刻蝕材料表面
刻蝕可以使原本平滑的材料表面變得粗糙，產(chǎn)生深淺不一的裂紋，使固有的化學(xué)鍵斷裂，形成可以與其它化學(xué)鍵結(jié)合的自由基。由于刻蝕的作用，材料表面不再光滑，而變的凹凸不平，使樣品表面比變大，改變了材料表面的潤濕性能。

產(chǎn)生交聯(lián)基
在密封的低溫等離子清洗機中，充入惰性氣體，在放電產(chǎn)生時，處理高分子材料表面，材料表面很容易產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在激發(fā)態(tài)粒子、電子或者光子的作用下，由于碰撞沖擊發(fā)生一系列化學(xué)變化，使得材料表面固有的化學(xué)鍵分裂，形成自由基。在沒有其他反應(yīng)物質(zhì)的情況下，自由基與材料重新結(jié)合，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，反應(yīng)過程中，會使物質(zhì)中原有的單鍵斷裂，形成雙鍵，從而產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)，改善材料表面性能。

引入官能團
如果通入低溫等離子清洗機中的放電氣體是容易與其它物質(zhì)反應(yīng)的氣體，則活化材料表面的化學(xué)反應(yīng)會變得復(fù)雜。當?shù)蜏氐入x子體處理材料表面，就會很容易引入一些特定的官能團，如羥基-OH、羧基-COOH等，它們有很強的親水能力。在等離子體與聚合物反應(yīng)過程中，這些基團如果增多，那么材料表面的親水性就會增強，更容易與水結(jié)合，吸濕能力提高，反之，與水結(jié)合能力變?nèi)?，吸濕能力減弱。

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