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閱讀：40發(fā)布時(shí)間：2025-2-22
等離子體中的高活性粒子可以活化材料表面,實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的表面改性。比如對(duì)聚合物表面進(jìn)行預(yù)處理可以有效地提高聚合物薄膜的表面能,有利于聚合物薄膜的復(fù)合、無機(jī)涂層在聚合物薄膜表面的附著以及油墨的可印刷性。
工業(yè)上常用電暈放電對(duì)聚合物薄膜表面處理。早在20世紀(jì)60年代,就有電暈放電表面處理的報(bào)道。電暈放電表面處理的原理是在聚合物表面產(chǎn)生反應(yīng)所需的活性基團(tuán)或活性位點(diǎn),這將有利于后續(xù)的印刷、層壓、涂覆等工藝。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的氣體被用作聚合物薄膜表面處理的放電氣體。例如,為了提高薄膜表面的親水性能,放電氣體可以是常規(guī)的氣體,例如Ar,He,空氣,O2,N2,NH3,CO2,而CF4或其他CF基化合物單體用于獲得疏水薄膜。反應(yīng)性O(shè)2等離子體會(huì)在聚合物表面引入羧基(—COOH)和羥基(—OH)等含氧基團(tuán),而N2或NH3等離子體處理則會(huì)在聚合物表面引入氨基。等離子體表面處理中使用的惰性氣體(例如He和Ar)由于具有蝕刻作用,它可以在薄膜表面形成物理反應(yīng)性位點(diǎn)。
在非反應(yīng)性氣體條件下等離子體薄膜表面處理最主要的挑戰(zhàn)是存在老化效應(yīng)(agingeffect),即薄膜表面處理后在空氣中放置一段時(shí)間,薄膜表面能恢復(fù)到原始狀態(tài),不利于薄膜表面的印刷、膠粘以及復(fù)合工藝。為此,等離子體表面接枝被廣泛應(yīng)用于薄膜表面改性。表面接枝將功能團(tuán)小分子連接到材料表面上,接枝對(duì)材料表面的活性基團(tuán)或自由基在隨后聚合反應(yīng)中至關(guān)重要。通常,等離子體表面接枝工藝可以分為兩種工藝:“接枝自"(graftingfrom)模式和“接枝到"(graftingto)模式,如圖所示。“接枝自"模式有時(shí)稱為“表面引發(fā)的聚合過程"。“接枝自"模式的特征是可以獲得更長(zhǎng)的鏈和更高的接枝密度。在“接枝到"模式中,大分子鏈被接枝到薄膜表面,而薄膜表面的反應(yīng)活性位點(diǎn)的官能團(tuán)(例如—COOH,—OH,—NH2和—O—O—)或活性基團(tuán)則是通過等離子體處理引入。
等離子體表面接枝處理兩種工藝模式—“接枝自"模式和“接枝到"模式
等離子體聚合通常是指單體在等離子體環(huán)境下聚合形成涂層的方法。等離子體聚合可以追溯到19世紀(jì)下半葉,在20世紀(jì)60年代等離子體聚合已經(jīng)被用于在金屬表面形成特殊涂層。通過等離子體聚合的涂層具有許多優(yōu)點(diǎn),如良好的耐腐蝕性、的微觀結(jié)構(gòu)、良好的基材黏合性、化學(xué)惰性和低介電常數(shù)等。
等離子體表面接枝和聚合可以顯著改善薄膜表面性能,比如提高薄膜表面能、親水性、黏附性能等,改性工藝參數(shù)由具體的改性目的決定,改性工藝參數(shù)主要包括等離子體源的選擇、改性氣氛、聚合單體、改性基材以及處理時(shí)間等。
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