Sep. 15, 2023
硅胶是一种典型的多孔无机吸附材料和载体,其分子式为:mSiO2·nH2O。因结构由Si-O四面体相互堆积形成硅胶的基本骨架,故其具有丰富的孔道结构及较大比表面积,且机械强度高,在合成应用及改性过程中物理性质稳定。化学式中的H2O主要以羟基(-OH)形式和硅原子相连形成硅羟基(Si-OH)而覆盖于硅胶表面,是强吸附位点并易于修饰,使硅胶表面有很高的化学活性,利于改性,且硅胶除氢氟酸外不易受酸性溶液侵蚀,化学性质相当稳定。但非极性的硅胶表面由于没有能发生反应的活性极性基团,导致其难以与其它材料进行有效粘接,成为粘接技术中的一个难题。因此,越来越多的科研人员对硅胶基体进行改性,在基体表面引入极性基团,从而改善硅胶表面的润湿性能和粘接性能。
目前,硅胶通常通过表面涂刷处理剂的方式,增加硅胶表面的附着力,从而提高硅胶表面的粘合性,但是处理剂中含有苯、酮类易挥发性有机溶剂,对人体和环境危害很大;另外在产品制造过程中不方便将硅胶翻面,需要进入二次流水线进行产品的双面处理,工作效率低下。
等离子处理技术能使硅胶表面产生活性基团,能够快速、高效地改善硅胶表面亲水性,具有效率高、效果显著等优势。等离子表面处理机不需要溶剂、对大气环境也没有有害影响,对形状复杂的基材也能很好处理。
等离子体,1879年首次用来描述除固体、液体、气体三态外物质存在的第四种状态,主要是分子、原子及其被电离后产生的正负电子所组成的气态物质。高分子材料在经过等离子体改性后,材料表面会生成自由基团,这些基团继续参加反应,能在表面导入各种官能团,从而改变材料表面疏亲水性和表面张力,增强材料的黏结性以及生物相容性,如今大量应用在包括微电子工业、生物医用材料、纳米刻蚀等领域。
图1-1为O2等离子体对硅胶表面改性的原理图。由于氧气或空气氛围的等离子体中含有大量的O+、O-、O2-、O3,臭氧离子,自由电子等粒子与硅胶表面发生很多不同类型的反应,包括物理或化学反应,从而在硅橡胶表面引入大量含氧极性基团,当极性基团与空气接触,在表面都会形成亲水基团,改善表面亲水性;并产生表面侵蚀,形成交联结构层及刻蚀作用等。
图1-1 O2等离子体对硅胶表面改性的原理图
综上所述:成型的硅胶表面没有活性的极性基团,因而难以粘接其它物质。通过等离子表面处理机通入氧气并对硅胶表面放电,使其表面发生化学、物理反应,在表面产生亲水的极性基团,能与其他物质相互作用,从而产生良好的粘接。
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