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等离子体表面处理对聚苯乙烯(PS)表面亲水性能的影响

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-10-20
聚苯乙烯(PS)作为常用的绝缘材料,具有透明、成型性好、刚性好、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性、和价格低廉等优点,因而被广泛用于生物医学、电工、化工和包装等工业领域。但聚苯乙烯(PS)的表面能较低,导致其表面润湿性、粘结性和可印染性等性能较差,这大大限制了其应用范围,因此需要对其进行表面改性。
等离子体表面处理对聚苯乙烯表面亲水性能的影响
高分子材料的等离子体表面处理改性

高分子材料的等离子体表面处理是利用非聚合性无机气体(如Ar、N2、H2、O2等)的辉光放电等离子体对高分子材料进行表面改性的一种新技术。特别是对大量使用的塑料,纤维,高聚物薄膜等能有效地改善其表面特性以适合于各种用途。


等离子体表面处理对聚苯乙烯(PS)表面亲水性能的影响


用静态接触角来表征PS处理前后表面亲水性的变化,图1-1是刚处理后PS表面接触角随处理时间的变化关系图。
接触角与等离子处理时间的关系
图1-1 接触角与等离子处理时间的关系
由图可以看出,0s即未处理时PS的表面接触角为86.5°,在开始辐照后短时间内,接触角急剧降低,在40s时取得最小值32°,即经等离子体处理后,PS表面亲水性能有了很大的提升。这是因为等离子体对PS表面起到了刻蚀作用,刻蚀作用可以将材料的弱边界层除去,使得材料表面产生起伏,变得粗糙,样品的比表面积增加,从而有利于润湿:同时,在等离子体轰击PS表面.的过程中伴随有化学键的断裂,形成自由基,这些自由基可以和空气等离子中的氧等离子体发生反应,在PS表面引入了大量的含氧基团,如羧基、羟基、羰基等,这些基团具有亲水性,使得材料表面的亲水性增强。即等离子体处理能活化聚合物的表面,使聚合物表面的亲水性能得以提高。之后,随着辐照时间增加,接触角没有发生显著变化,其值在32°上下徘徊。这可能是因为辐照时间大于40s后在聚合物表面经等离子体轰击所产生的自由基与所消耗的自由基达到了一个相对平衡的状态。

等离子体表面处理特点

等离子体表面处理有许多长处。首先它是一种干式工艺,省去了湿法化学处理工艺中所不可缺少的烘干,废水处理等工序。因此具有省能源,无公害等优点。若与放射线处理,电子束处理,电晕处理等其它干式工艺相比,其独特之处在于等离子体表面处理的作用深度仅涉及表面极薄一层。其次,从处理效果来看,普通塑料薄膜用电晕法处理尚可,但像聚四氟乙烯,聚脂,聚酰亚胺之类的薄膜若用电晕法处理则粘合强度很弱,改用等离子体处理就能显著增强。对塑料薄膜金属化的前处理也是如此,而且等离子体处理效果的持续时间也比较长。

采用等离子体对聚苯乙烯(PS)进行表面改性,等离子体处理后聚苯乙烯(PS)表面的水接触角随着处理时间的增加而下降,使处理后表面的润湿性大大提高。润湿性改善的原因与处理后PS表面形貌和化学成分变化有关。

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