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等離子清洗機(jī)表面改性機(jī)理
等離子清洗機(jī)是利用等離子體發(fā)生器產(chǎn)生低溫等離子體來(lái)進(jìn)行表面改性的一種設(shè)備，給物質(zhì)施加高溫或通過(guò)加速電子、加速離子等方式給物質(zhì)提供能量, 中性的物質(zhì)被電離成大量帶電粒子 (電子、離子) 和中性粒子組成的混合狀態(tài)稱為等離子體。等離子體整體呈電中性, 它是除固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)外的物質(zhì)第四種狀態(tài)。等離子體中粒子的能量一般約為幾個(gè)至幾十電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能，完全可以破裂有機(jī)大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵；但遠(yuǎn)低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，可以斷裂材料表面分子的化學(xué)鍵，提高粒子的化學(xué)反應(yīng)活性(大于熱等離子體)，而中性粒子的溫度接近室溫，這些優(yōu)點(diǎn)為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。
在所產(chǎn)生的等離子體中, 當(dāng)電子溫度與離子溫度及氣體溫度相等時(shí), 該等離子體稱為平衡等離子體或高溫等離子體;當(dāng)電子溫度遠(yuǎn)高于離子溫度和氣體溫度時(shí), 該等離子體為非平衡等離子體或低溫等離子體。目前, 用于材料表面改性的主要是低溫等離子體。
在材料表面改性中, 主要是利用低溫等離子體轟擊材料表面, 使材料表面分子的化學(xué)鍵被打開, 并與等離子體中的自由基結(jié)合, 在材料表面形成極性基團(tuán)。由于表面增加了大量的極性基團(tuán), 從而能顯著地提高材料表面的粘接性能、印刷性能、染色性能等。低溫等離子體的能量一般為幾到幾十電子伏特 (電子0~20 eV, 離子0~2 eV, 亞穩(wěn)態(tài)離子0~20 eV, 紫外光/可見光3~40 eV) , 而PTFE中C-F鍵鍵能為4.4 eV, C-C鍵鍵能為3.4 eV。由此可見, 低溫等離子體的能量高于這些化學(xué)鍵的能量, 足以使PTFE表面的分子鍵斷裂, 發(fā)生刻蝕、交聯(lián)、接枝等一系列物理化學(xué)反應(yīng)。
在低溫等離子體表面處理過(guò)程中, 利用各種非聚合性氣體 (Ar、He、O2、N2、H2O、空氣等) 放電, 產(chǎn)生相應(yīng)等離子體對(duì)PTFE表面進(jìn)行活化和功能化是目前的研究熱點(diǎn)。
按是否參加材料表面的化學(xué)反應(yīng), 等離子氣體可分為反應(yīng)性氣體和非反應(yīng)性氣體。反應(yīng)性等離子氣體主要包括O2、N2等化學(xué)活性較強(qiáng)的氣體, 它們?cè)谔幚磉^(guò)程中參與反應(yīng), 可直接結(jié)合到聚合物分子鏈上, 改變材料表面的化學(xué)成分, 提高材料表面活性。非反應(yīng)性等離子氣體主要包括Ar、He等惰性氣體, 惰性氣體不直接參與材料表面的反應(yīng), 但它們的等離子體轟擊材料表面后, 會(huì)產(chǎn)生大量大分子自由基, 這些自由基一方面可使材料表面形成致密的交聯(lián)層, 另一方面可與空氣中的氧氣作用, 使氧結(jié)合到大分子鏈上, 在材料表面引入含氧官能團(tuán)。以上就是等離子清洗機(jī)表面改性的機(jī)理，希望對(duì)你有所幫助。
