等離子體表面處理對(duì)聚苯乙烯（PS）表面親水性能的影響

文章出處：等離子清洗機(jī)廠(chǎng)家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-10-20

聚苯乙烯(PS)作為常用的絕緣材料,具有透明、成型性好、剛性好、電絕緣性能好、易染色、低吸濕性、和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)、電工、化工和包裝等工業(yè)領(lǐng)域。但聚苯乙烯(PS)的表面能較低,導(dǎo)致其表面潤(rùn)濕性、粘結(jié)性和可印染性等性能較差,這大大限制了其應(yīng)用范圍,因此需要對(duì)其進(jìn)行表面改性。

高分子材料的等離子體表面處理改性

高分子材料的等離子體表面處理是利用非聚合性無(wú)機(jī)氣體（如Ar、N2、H2、O2等）的輝光放電等離子體對(duì)高分子材料進(jìn)行表面改性的一種新技術(shù)。特別是對(duì)大量使用的塑料，纖維，高聚物薄膜等能有效地改善其表面特性以適合于各種用途。

等離子體表面處理對(duì)聚苯乙烯（PS）表面親水性能的影響

用靜態(tài)接觸角來(lái)表征PS處理前后表面親水性的變化，圖1-1是剛處理后PS表面接觸角隨處理時(shí)間的變化關(guān)系圖。

圖1-1 接觸角與等離子處理時(shí)間的關(guān)系

由圖可以看出，0s即未處理時(shí)PS的表面接觸角為86.5°，在開(kāi)始輻照后短時(shí)間內(nèi)，接觸角急劇降低，在40s時(shí)取得最小值32°，即經(jīng)等離子體處理后，PS表面親水性能有了很大的提升。這是因?yàn)榈入x子體對(duì)PS表面起到了刻蝕作用，刻蝕作用可以將材料的弱邊界層除去，使得材料表面產(chǎn)生起伏，變得粗糙，樣品的比表面積增加，從而有利于潤(rùn)濕:同時(shí)，在等離子體轟擊PS表面.的過(guò)程中伴隨有化學(xué)鍵的斷裂，形成自由基，這些自由基可以和空氣等離子中的氧等離子體發(fā)生反應(yīng)，在PS表面引入了大量的含氧基團(tuán)，如羧基、羥基、羰基等，這些基團(tuán)具有親水性，使得材料表面的親水性增強(qiáng)。即等離子體處理能活化聚合物的表面，使聚合物表面的親水性能得以提高。之后，隨著輻照時(shí)間增加，接觸角沒(méi)有發(fā)生顯著變化，其值在32°上下徘徊。這可能是因?yàn)檩椪諘r(shí)間大于40s后在聚合物表面經(jīng)等離子體轟擊所產(chǎn)生的自由基與所消耗的自由基達(dá)到了一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)。

等離子體表面處理特點(diǎn)

等離子體表面處理有許多長(zhǎng)處。首先它是一種干式工藝，省去了濕法化學(xué)處理工藝中所不可缺少的烘干，廢水處理等工序。因此具有省能源，無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)。若與放射線(xiàn)處理，電子束處理，電暈處理等其它干式工藝相比，其獨(dú)特之處在于等離子體表面處理的作用深度僅涉及表面極薄一層。其次，從處理效果來(lái)看，普通塑料薄膜用電暈法處理尚可，但像聚四氟乙烯，聚脂，聚酰亞胺之類(lèi)的薄膜若用電暈法處理則粘合強(qiáng)度很弱，改用等離子體處理就能顯著增強(qiáng)。對(duì)塑料薄膜金屬化的前處理也是如此，而且等離子體處理效果的持續(xù)時(shí)間也比較長(zhǎng)。

采用等離子體對(duì)聚苯乙烯(PS)進(jìn)行表面改性,等離子體處理后聚苯乙烯(PS)表面的水接觸角隨著處理時(shí)間的增加而下降,使處理后表面的潤(rùn)濕性大大提高。潤(rùn)濕性改善的原因與處理后PS表面形貌和化學(xué)成分變化有關(guān)。

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