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利用等离子清洗机处理材料表面是什么机理

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-07-07
等离子清洗机通常被用来处理材料表面,等离子清洗机通过激发气体原子并产生等离子体的振荡电磁场(13.56MHz)将自由电子加速至高速,产生的感应耦合离子能量约为12eV,可用于清除材料表面的污染物。等离子清洗机处理材料表面还可以提升材料表面亲水性,粘接性等性能。
等离子清洗机

等离子清洗机产生的等离子体的能量可通过光辐射、中性分子流、离子流作用于高分子材料的表面,这些粒子能量的消散过程是高分子材料表面获得改性的根本原因。当等离子体中的这些高能粒子和紫外线轰击高分子材料表面时,分子链的断裂而发生表面刻蚀、交联和等离子体聚合等作用,因此既可利用非聚合性气体对高分子材料表面进行改性,还可利用聚合性气体对高分子材料表面进行等离子体聚合和接枝,根据需要引入所需官能团,改善其表面分子结构,进而改善其表面性能。

低温等离子体中的荷电粒子,主要是电子和带正电荷的正离子,它们的浓度比中性粒子浓度要低得多。具有较高动能的电子轰击到高分子材料表面,使其产生大分子自由基。正离子的动能较低,但其携带的电能足够高时,可使高分子材料表面由于电子转移,而产生大分子离子。

在低温等离子体中的电磁辐射波长范围较宽,其中高能量的真空紫外线,通过光电离作用使高分子电离,而可见光和红外光却不能产生化学作用,后者被材料吸收转化为热能,对其他化学反应起着促进作用。

对等离子清洗机处理过的高分子材料所进行的ESCA谱的分析结果表明:离子和激发态原子或分子与高分子材料表面作用,是一直接能量转移过程,其作用深度可达几个单分子层。而辐射线在聚合物中的能量转移具有长程效应,可深入到几个拜。由于上述各种作用和气体种类与高分子材料本身结构的不同,在高分子材料表面产生了数量可观的自由基和离子,并发生碎片化、异构化和交联以及引入官能团等反应。

等离子清洗机对高分子材料表面发生反应的机理,可以分为三步

第一步气体中的少数自由电子撞击空间中的其它分子,即可以是电场中的气体分子,又可以是高分子材料表面的大分子链。被撞击的分子同时接受到部分能量,成为激发态分子而具有活性。

第二步激发态分子不稳定,又分解成离子或保留其能量而停留于亚稳态。

第三步自由基或离子在高分子表面反应时,有可能形成以下几种情况形成致密的交联层等离子体与存在的气体或单体发生聚合反应,沉积在聚合物表面形成具有可设计性的涂层等离子体与表面自由基或离子发生反应形成改性层。

等离子清洗机处理材料表面通常采用辉光放电产生低温等离子体,利用O2,N2等气体的低气压辉光放电等离子体进行表面反应,参与表面反应的有激发态的原子和分子、自由基和离子,也包括等离子体辐射紫外光的作用,通过表面反应可在材料表面引入特定的宫能团,产生表面侵蚀,形成交联结构层或生成表面自由基,往往是某种作用为主,几种作用并存。

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