關(guān)于等離子體處理效果（時(shí)效）能保持多長(zhǎng)時(shí)間的一些說明
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(shí)間：2023-01-09
等離子體處理技術(shù)是一種重要的科學(xué)與工程技術(shù)，廣泛應(yīng)用于高分子材料的表面改性中。經(jīng)過等離子體改性的材料表面發(fā)生多種物理和化學(xué)變化，例如產(chǎn)生刻蝕，形成致密的交聯(lián)層以及引入極性基團(tuán)，使材料的親水性、粘接性、染色性、生物相容性及電性能等得到改善。而且低溫等離子體處理只作用于材料表面(通常為幾至幾+納米)，并不影響基體的性質(zhì)。然而等離子體對(duì)材料表面改性的效果并不穩(wěn)定，隨著時(shí)間的推移部分效果會(huì)失去，這種現(xiàn)象稱為等離子體處理的時(shí)效性。時(shí)效性的研究對(duì)于等離子體處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用都具有重要的意義。
等離子處理效果保持時(shí)間有多久？
很多客戶在了解到等離子處理有時(shí)效以后，都想知道保持時(shí)間到底有多久，其實(shí)等離子處理的時(shí)效是無法準(zhǔn)確預(yù)估的，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來大概知道哪種材料的時(shí)效比較長(zhǎng)，哪種材料的時(shí)效比較短，因?yàn)榈入x子處理的時(shí)效跟很多因素有關(guān)。影響等離子體處理時(shí)效性的因素除了材料本身的組成、結(jié)構(gòu)外，還有工藝參數(shù)以及貯存環(huán)境。材料結(jié)構(gòu)直接影響等離子體處理后表面分子鏈的運(yùn)動(dòng)方向及翻轉(zhuǎn)程度，進(jìn)而影響材料表面交聯(lián)程度，表現(xiàn)為表面改性的時(shí)效性差異；不同氣氛的等離子體以及不同長(zhǎng)短的等離子體處理時(shí)間都會(huì)直接影響等離子體處理后表面引入極性基團(tuán)的種類以及數(shù)量，時(shí)效性也會(huì)有所不同。貯存環(huán)境則直接影響等離子體處理后的改性面，進(jìn)而影響時(shí)效性。
等離子處理時(shí)效性產(chǎn)生的機(jī)理
等離子處理后高分子材料表面產(chǎn)生極性基團(tuán),材料表面潤(rùn)濕性能得到改善,表面能增加。但是等離子處理后高分子材料表面并不穩(wěn)定,等離子處理效果隨著時(shí)間的推移逐漸消失,材料表面產(chǎn)生的極性基團(tuán)數(shù)量逐漸減少,表面性能又逐步回復(fù)到等離子處理前的狀態(tài)。很多研究者探索了這一現(xiàn)象并分析了其產(chǎn)生的機(jī)理,但由于這一問題的復(fù)雜性,對(duì)它的認(rèn)識(shí)至今還比較模糊并且有待進(jìn)一步深入研究,目前比較普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為這種現(xiàn)象是由高分子材料表面動(dòng)態(tài)重組過程引起的。高聚物材料的表面與其內(nèi)部基體,無論在結(jié)構(gòu)上還是在化學(xué)構(gòu)成上都有明顯的差別。這是因?yàn)椴牧蟽?nèi)部的原子受到周圍原子的相互作用是平衡的,而處在材料表面的原子受到的力場(chǎng)是不平衡的,所以產(chǎn)生了表面能。等離子處理后材料表面被引入大量極性基團(tuán),處于非常不穩(wěn)定的高能狀態(tài),由于物質(zhì)系統(tǒng)能量越低越穩(wěn)定,所以任何高分子材料表面都有將能量降至最低點(diǎn)以保持最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)。為了降低表面能量,等離子處理后材料表面被引入的極性基團(tuán)向材料內(nèi)部發(fā)生翻轉(zhuǎn),同時(shí)高分子材料內(nèi)部部分未被處理的分子鏈段向表面遷移,這種過程一直持續(xù)到材料表面達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)為止。
時(shí)效性現(xiàn)象在等離子體改性過程中是不可避免的，然而，如果找到時(shí)效性的影響因素，并有針對(duì)性的進(jìn)行預(yù)處理或后處理，就可能降低時(shí)效性影響，提高等離子體改性效率。
影響等離子處理時(shí)效性的主要因素
高分子材料的種類和特性
等離子體作為一種廣泛應(yīng)用的表面改性方法是因?yàn)檫@種改性只在材料表面進(jìn)行，不改變材料本體性能。在等離子體改性過程中，不同種類和性能的材料會(huì)獲得不同的改性效果，同時(shí)，改性后的時(shí)效性也因材料不同而有所差別。
等離子體處理工藝參數(shù)
不同氣氛的等離子體和工作參數(shù)會(huì)使等離子體改性效果不同，時(shí)效性也會(huì)不同。例如增加等離子處理功率會(huì)提高等離子體內(nèi)部的能量密度,有利于增強(qiáng)等離子體與高聚物材料表面的反應(yīng),使高分子材料表面的氧元素含量升高并產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng),因此等離子處理的時(shí)效性得到減緩。
等離子體處理后材料的存儲(chǔ)環(huán)境
等離子處理后材料存放的環(huán)境也會(huì)對(duì)時(shí)效性產(chǎn)生影響,具體來講又可分為存儲(chǔ)介質(zhì)和溫度兩個(gè)因素。在相同的存儲(chǔ)介質(zhì)中,環(huán)境溫度越高,分子鏈獲得更多能量,分子鏈段運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),表面極性基團(tuán)的翻轉(zhuǎn)也更迅速,時(shí)效性越顯著。但如果存儲(chǔ)環(huán)境是親水性的,即使在較高的溫度下,也能抑制高分子材料表面極性基團(tuán)的喪失。親水性的存儲(chǔ)介質(zhì)有利于材料表面生成的極性基團(tuán)保持在材料的表面;反之,疏水性的存儲(chǔ)環(huán)境則促使材料表面的極性基團(tuán)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入基體內(nèi)部。
等離子體處理時(shí)效性的解決方法
等離子體改性后的材料幾乎都有時(shí)效性問題。時(shí)效性的影響因素包括材料本身性能、等離子體種類、貯存環(huán)境等。為了延長(zhǎng)等離子體處理的時(shí)效性，通過改變工藝參數(shù)，改變儲(chǔ)存環(huán)境是一種行之有效的方法。
此外，對(duì)等離子體改性后的材料及時(shí)使用也是避免時(shí)效性行之有效的辦法。
由于在實(shí)際應(yīng)用過程中,經(jīng)等離子處理后的材料表面還要接受其他處理,整個(gè)工序要經(jīng)歷相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間,時(shí)效性的存在影響了等離子對(duì)材料表面處理的效果。對(duì)這一領(lǐng)域更加系統(tǒng)深入地研究，不但可以解決等離子處理技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的問題，而且也有利于加深對(duì)等離子處理技術(shù)本身的認(rèn)識(shí)和了解。相信隨著等離子體時(shí)效性問題的深入研究，等離子體處理技術(shù)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。
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