三元乙丙橡胶(EPDM)是乙丙橡胶的一种主要产品，具有良好的耐老化性能、优良的绝热性以及突出的耐烧蚀性等优点，且其生胶密度小于0．90kg/m3，性价比很高，是一种优良的绝热材料。然而，三元乙丙橡胶分子链中不存在极性基团，其本身是弱极性材料。所以，其表面极性低，且存在弱边界层，从而导致其粘接性能很差，尤其是更难与金属粘接。

在传统工艺中，采用人工砂纸打磨或喷砂处理可提高其的界面粘接性能，但机械打磨的处理方式存在效率低、噪音大、粉尘多，以及有毒溶剂清洗带来的安全、操作人员的健康等问题。

自２０世纪８０年代发展起来的等离子体处理技术具有快速、高效、清洁以及不伤害基体本身性能等优点，因而广泛应用于航空航天等聚合物表面处理领域。等离子体处理技术能够不改变材料整体性能，只改变基体材料的表面形貌与表面成分，改善材料表面润湿性，增大其表面能，优化材料的性能。

等离子表面处理前后三元乙丙橡胶表面形貌的变化

图1显示的是三元乙丙橡胶的表面形貌受处理时间的影响情况，从图1(a)可看出，没有经过低温等离子体处理的三元乙丙橡胶的表面没有明显的凸起或凹陷是比较平整光滑的;从图1(b)、(c)可看出，低温等离子体对三元乙丙橡胶处理不同时间后，其表面形貌有显著的变化，出现凸起物且表面变粗糙，特别是在处理20s后，三元乙丙橡胶表面的凸起最为明显。图1(d)是图1(c)的局部放大图像，从图1(d)也可看出，经过大气低温等离子体处理三元乙丙橡胶表面有明显的凸起或凹槽。这说明低温等离子体对三元乙丙橡胶表面有微观刻蚀，使其表面变粗糙，增大了比表面积，对其粘接强度的增强起到了积极作用。

低温等离子体处理前后三元乙丙橡胶的表面形貌

等离子表面处理前后表面接触角的变化

图2显示的是三元乙丙橡胶的接触角及表面能受处理时间的影响情况，从图2可看出，当处理时间小于10s时，接触角减小及表面能增加的幅度非常明显。这说明低温等离子体中的活性粒子与三元乙丙橡胶表面相互作用，向其表面传递能量，使其表面能增大，并在其表面引入极性基团，使其表面获得改性。当处理时间为20s时，接触角降至最低为14．8°，当处理时间继续增加，接触角已经不再有明显的变化趋势，且有微微增大的趋向。这是因为当处理时间足够长时，以空气为处理气氛的低温等离子体中的活性粒子在三元乙丙橡胶表面所引入的如C=O，—COOH和—OH等含氧基团的浓度足够大。所以，其表面亲水性变好，表现为接触角大幅度下降，表面能大幅度增加。但当处理时间过长，活性粒子在三元乙丙橡胶表面引的极性基团接近于饱和。所以，接触角不再发生明显变化，材料经过长时间的低温等离子体处理，尽管也会对其表面有刻蚀作用，但同样也会对表面分子和表面自由基造成破坏，这会使得其亲水性被破坏，接触角有增大趋势。同时，材料的表面遵循能量守恒定律，部分表面活性基团会自发的向能量较低的基体翻转。因此，表面能的提高也是有限度的。所以，运用低温等离子体处理难粘材料时，应在保证处理效果的前提下，选取合适的时间。

等离子处理时间与接触角和表面能的关系

综上所述：等离子体是一种集合体，由负粒子和正粒子两相组合而成，正负粒子间带相反电荷，等离子体可通过离子流碰撞、中性粒子流以及辐射等方式将能量传递到三元乙丙橡胶基体，使得橡胶基体表面生成自由基或极性官能团，形成较大的粗糙度，提高三元乙丙橡胶的表面能，从而使得胶黏剂或涂层材料对等离子体表面处理后的三元乙丙橡胶基体的粘接性能显著提高。