等離子體表面處理對PET薄膜的親水性及表面結(jié)構(gòu)的影響

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-09-15

隨著高分子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)生活中對產(chǎn)品輕量化的需求，各種薄膜產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)生活中的各個領(lǐng)域。聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜是一種無色透明、有光澤的薄膜，具有良好的力學(xué)性能、光學(xué)性能、電氣性能、熱性能、耐化學(xué)藥品性以及適中的生物兼容性等，廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的產(chǎn)品包裝膜、農(nóng)膜、地膜、分離膜等方面。但PET薄膜表面能和硬度低，耐磨性、吸濕性、粘結(jié)性、疏水性、阻隔性、抗靜電性、可印性和可染性較差，降低了它的使用壽命并限制了其應(yīng)用范圍。為此，需要對PET薄膜表面進(jìn)行改性，改善其表面性能，延長其使用壽命和拓寬其應(yīng)用范圍。等離子體對聚合物表面改性具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）只對材料表面（從幾到數(shù)百納米）進(jìn)行改性而不影響材料本身的性能；（2）表面改性層的性能依賴于所使用的改性氣體和工藝，能獲得表面均質(zhì)的改性效果；（3）改善表面形貌，產(chǎn)生功能基團(tuán)；（4）改性過程中不需要水和化學(xué)藥劑，是一種環(huán)境友好性的改性方法。

等離子體表面處理

等離子體是由離子、電子及中性粒子等高能物質(zhì)組成的混合物，使其在表面改性方面具有重要的應(yīng)用價值。等離子體按能量大小主要分為高溫等離子體和低溫等離子體，其中高溫等離子體一般能量較高，會破壞材料的本體性質(zhì)；而低溫等離子體相對能量適中，一般不會破壞材料的本體性質(zhì)，常被應(yīng)用于材料的表面改性。用等離子體處理PET薄膜表面，可以改變PET薄膜的表面形貌、表面化學(xué)組成及性質(zhì)等。

等離子體表面處理對PET薄膜表面的親水性能的影響

從圖1可以看出，未處理PET薄膜的接觸角為74.1°，經(jīng)等離子體短時間（15s）處理后接觸角減小為31.3°，可見，PET薄膜經(jīng)等離子體短時間處理可以有效改善表面的親水性。在0-120s的處理時間內(nèi)，隨著處理時間的增加，接觸角呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢；而處理時間為120s-300S時，接觸角的變化并不明顯，其值在22.0°~23.5°之間。這是因?yàn)榈入x子體處理聚合物薄膜時，會同時發(fā)生活化、刻蝕和交聯(lián)的相互競爭效應(yīng)。處理時間較短時，薄膜表面主要發(fā)生活化和刻蝕作用；隨著處理時間的延長，薄膜表面活化、刻蝕和交聯(lián)之間會達(dá)到一種動態(tài)平衡，致使接觸角不會產(chǎn)生明顯的變化。

圖一 PET薄膜的接觸角與等離子處理時間的關(guān)系

等離子體處理對PET薄膜產(chǎn)生刻蝕作用，等離子體處理后的PET膜表面氧／碳、氮／碳含量比有所增加，PET膜表面極性基團(tuán)如C—O／C—N、C=O、C=O—O等含量增加，PET膜表面親水性有明顯改善，表面自由能明顯提高。

利用等離子體處理PET薄膜表面，結(jié)果表明，經(jīng)過等離子體表面處理后，PET薄膜表面產(chǎn)生大量極性基團(tuán)，親水性明顯提高，PET薄膜表面粗糙度增加，粘接性得到提高。