Sep. 20, 2023
等离子表面处理机的基本原理是利用高压电离气体,激发出电子、原子、分子和自由基,在高压下产生的射流,实现对材料的表面处理。空气电离过程中,大量的活性颗粒被喷射到材料表面,会使其发生清洗、刻蚀、表面活化和交联等改变,并在材料表面生成高能极性基团,与引入的自由基形成新的官能团,从而极大地改善材料的浸润性和粘附性,增加其表面能并提升其结合强度。
等离子体处理简单环保高效,在粘结表面预处理方面已得到广泛应用。等离子体在提高材料粘结性方面,以前在塑料、橡胶方面应用较多,与亲水性相类似,例如纤维表面引入极性基团后,润湿性得到提高,表面的自由能增大,表面被侵蚀的结果就是粗糙化程度得到提高,进而粘结性提高。经过等离子体处理后的涂层底部,与涂层树脂的粘结力提高。
蚀刻与清洁:通过化学反应和物理蚀刻将物质从材料表面去除的过程,形成挥发性产物。如含氧等离子体用于去除聚合物表面的有机污染物,例如低聚物、抗氧化剂等。蚀刻与清洁的区别仅仅在于从表面去除的物质的量。氧等离子体和含氧、含氟等离子体常用于聚合物的刻蚀。
表面交联:一般认为,等离子体处理材料时,交联主要发生在氦气、氢气等惰性气体作为工作气体时。等离子体中的高能粒子包括电子、光子、激发态粒子、自由基等通过轰击或化学反应,使材料表面的C-H、C-C等键断裂,形成自由基。在无其它反应物质的情况下,自由基之间重新键合,在材料表面形成网状结构,使材料的力学性质、表面性能改善。
引入各种官能团:通过高能电子的撞击和紫外光的激发,使得被处理材料的表面分子链断裂产生了大量的自由基,这些自由基部分会与等离子体中的反应性气体或接触空气后与空气中的反应气体发生进一步的化学反应,引入各种官能团,如自由基与氧气发生反应:R·+O2→含氧基团(-OH,-OOH等)。在具体应用中可以采用不同的工作气体引入特定的官能团,这样可以得到与材料表面原来特性完全不同的表面状态。如提高材料表面的亲水性、疏水性、防油性、防污性、粘着性或印染性能。
答:利用等离子表面处理机主要可以用于实现以下目的:
(1) 提升材料表面能;
(2) 改变材料表面形貌,即增加或减少表面粗糙度或结晶度;
(3) 提升疏水性或亲水性;
(4) 提升表面染色性;
(5) 引发表面交联作用,形成交联层;
(6) 增加表面润滑性;
(7) 在表面产生特殊的官能团,以便与其他官能团产生特定的相互作用;
(8) 增加表面导电性;
(9) 去除弱边界层或污染物;
(10) 提升表面化学惰性。
等离子表面处理机主要是用来清洁材料表面污染物,提高材料的表面张力,改善浸润性,从而达到改善其印刷,粘接,涂覆,染色、生物相容性等性能的目的。
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