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閱讀：198發(fā)布時間：2025-2-22
等離子體中的高活性粒子可以活化材料表面,實現(xiàn)對材料的表面改性。比如對聚合物表面進行預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合、無機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)上常用電暈放電對聚合物薄膜表面處理。早在20世紀60年代,就有電暈放電表面處理的報道。電暈放電表面處理的原理是在聚合物表面產(chǎn)生反應所需的活性基團或活性位點,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。反應性O2等離子體會在聚合物表面引入羧基(—COOH)和羥基(—OH)等含氧基團,而N2或NH3等離子體處理則會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性位點。
在非反應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(agingeffect),即薄膜表面處理后在空氣中放置一段時間,薄膜表面能恢復到原始狀態(tài),不利于薄膜表面的印刷、膠粘以及復合工藝。為此,等離子體表面接枝被廣泛應用于薄膜表面改性。表面接枝將功能團小分子連接到材料表面上,接枝對材料表面的活性基團或自由基在隨后聚合反應中至關重要。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?！敖又ψ?模式有時稱為“表面引發(fā)的聚合過程"?！敖又ψ?模式的特征是可以獲得更長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,而薄膜表面的反應活性位點的官能團(例如—COOH,—OH,—NH2和—O—O—)或活性基團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世紀下半葉,在20世紀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,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間等。
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