Oct. 10, 2023
等离子体是由带电粒子(正离子、负离子、电子)、光子、中性粒子(原子、分子、自由基和活性基团)组成的宏观呈电中性的电离态气体。与物质通常的3种状态(固、液、气)相比,等离子体无论在组成还是在性质上,均有本质的差别。因此,等离子体也被称为物质的第四态。等离子体包含大量活性粒子,如高能电子、离子、自由基、激发态的气体原子和分子以及光子等,其能量可通过辐射中性粒子流和离子流的碰撞等作用于材料表面这些粒子与材料表面发生诸如刻蚀和清洁、氧化接枝、活化、聚合等相互作用,以此改善材料的表面特性。
低温等离子体处理能够有效的改善高分子材料的表面性能,包括润湿性、粘合性、染色性、印刷性、防静电性、拒水性和拒油性及其他性能等等。其中以下几种是比较常见的等离子处理后性能改善明显的。
改善材料表面的亲水性
物体表面接触角越小,其润湿性越好。材料表面经等离子体处理后,由于含氧基团被大量的引入,使得表面润湿性得到明显改善。通常情况下,高分子材料经过Ar、O2、N2等气体等离子体处理后,会在表面引入─COO.H、─C==O、─NH2等基团,增加表面亲水性。
改善材料之间的粘结性
许多聚合物薄膜和纤维等高分子材料由于具有较低的表面能,很难被溶剂润湿,表现出较低的粘接性。而高分子材料经等离子体处理后,易在其表面引入极性基团或活性点,提高表面活性和表面能,使非极性表面转变为极性表面,增强了粘结材料与粘结剂之间的范德华力作用,进而达到改善材料粘结性的目的。
改善材料的生物相容性
生物体对生物医学材料的反应,主要由材料表面的化学组成以及分子结构所决定。这也使材料表面必须具有一定的生物相容性。低温等离子体技术能够有效的在高分子材料表面引入新的官能团或者改变表面的化学结构,进而改善高分子材料的生物相容性,在生物医学领域有着广泛的应用。
改善印刷性能
等离子体中的电子或离子打到承印物表面,一方面,可以打开材料的长分子链,出现高能基团;另一方面,经打击使材料表面出现细小的针孔,同时还可使表面杂质离解、重解。电离时放出的臭氧有强氧化性,附着的杂质被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,达到改善印刷性能的目的。
改善染色性
纺织品亲水性的改善对于织物的染色极为有利,可以促进染液的渗透速度和均匀度,提高上染率。
以上就是关于等离子体处理可以明显改善哪些性能的介绍,低温等离子体处理操作简便、安全无污染且处理时间短、效率高,并且只针对材料的表面进行改性而不改变其本体性质,因此在薄膜、纤维等材料的表面改性中具有重要的应用价值。然而,等离子体技术在材料表面改性过程中仍存在不足,主要为在材料表面引入的极性基团数量较少、体积较小,易于发生重排、旋转或埋藏于材料表面之下,使表面获得的化学刻蚀失去作用,即等离子体处理具有时效性,这限制了其在实际生产中的应用。
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