Oct. 10, 2023
等離子體是由帶電粒子(正離子、負離子、電子)、光子、中性粒子(原子、分子、自由基和活性基團)組成的宏觀呈電中性的電離態氣體。與物質通常的3種狀態(固、液、氣)相比,等離子體無論在組成還是在性質上,均有本質的差別。因此,等離子體也被稱為物質的第四態。等離子體包含大量活性粒子,如高能電子、離子、自由基、激發態的氣體原子和分子以及光子等,其能量可通過輻射中性粒子流和離子流的碰撞等作用于材料表面這些粒子與材料表面發生諸如刻蝕和清潔、氧化接枝、活化、聚合等相互作用,以此改善材料的表面特性。
低溫等離子體處理能夠有效的改善高分子材料的表面性能,包括潤濕性、粘合性、染色性、印刷性、防靜電性、拒水性和拒油性及其他性能等等。其中以下幾種是比較常見的等離子處理后性能改善明顯的。
改善材料表面的親水性
物體表面接觸角越小,其潤濕性越好。材料表面經等離子體處理后,由于含氧基團被大量的引入,使得表面潤濕性得到明顯改善。通常情況下,高分子材料經過Ar、O2、N2等氣體等離子體處理后,會在表面引入─COO.H、─C==O、─NH2等基團,增加表面親水性。
改善材料之間的粘結性
許多聚合物薄膜和纖維等高分子材料由于具有較低的表面能,很難被溶劑潤濕,表現出較低的粘接性。而高分子材料經等離子體處理后,易在其表面引入極性基團或活性點,提高表面活性和表面能,使非極性表面轉變為極性表面,增強了粘結材料與粘結劑之間的范德華力作用,進而達到改善材料粘結性的目的。
改善材料的生物相容性
生物體對生物醫學材料的反應,主要由材料表面的化學組成以及分子結構所決定。這也使材料表面必須具有一定的生物相容性。低溫等離子體技術能夠有效的在高分子材料表面引入新的官能團或者改變表面的化學結構,進而改善高分子材料的生物相容性,在生物醫學領域有著廣泛的應用。
改善印刷性能
等離子體中的電子或離子打到承印物表面,一方面,可以打開材料的長分子鏈,出現高能基團;另一方面,經打擊使材料表面出現細小的針孔,同時還可使表面雜質離解、重解。電離時放出的臭氧有強氧化性,附著的雜質被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,達到改善印刷性能的目的。
改善染色性
紡織品親水性的改善對于織物的染色極為有利,可以促進染液的滲透速度和均勻度,提高上染率。
以上就是關于等離子體處理可以明顯改善哪些性能的介紹,低溫等離子體處理操作簡便、安全無污染且處理時間短、效率高,并且只針對材料的表面進行改性而不改變其本體性質,因此在薄膜、纖維等材料的表面改性中具有重要的應用價值。然而,等離子體技術在材料表面改性過程中仍存在不足,主要為在材料表面引入的極性基團數量較少、體積較小,易于發生重排、旋轉或埋藏于材料表面之下,使表面獲得的化學刻蝕失去作用,即等離子體處理具有時效性,這限制了其在實際生產中的應用。
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