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关于等离子体处理效果(时效)能保持多长时间的一些说明

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2023-01-09
等离子体处理技术是一种重要的科学与工程技术,广泛应用于高分子材料的表面改性中。经过等离子体改性的材料表面发生多种物理和化学变化,例如产生刻蚀,形成致密的交联层以及引入极性基团,使材料的亲水性、粘接性、染色性、生物相容性及电性能等得到改善。而且低温等离子体处理只作用于材料表面(通常为几至几+纳米),并不影响基体的性质。然而等离子体对材料表面改性的效果并不稳定,随着时间的推移部分效果会失去,这种现象称为等离子体处理的时效性。时效性的研究对于等离子体处理技术的进一步发展及应用都具有重要的意义。
等离子体处理设备

等离子处理效果保持时间有多久?


很多客户在了解到等离子处理有时效以后,都想知道保持时间到底有多久,其实等离子处理的时效是无法准确预估的,只能根据经验来大概知道哪种材料的时效比较长,哪种材料的时效比较短,因为等离子处理的时效跟很多因素有关。影响等离子体处理时效性的因素除了材料本身的组成、结构外,还有工艺参数以及贮存环境。材料结构直接影响等离子体处理后表面分子链的运动方向及翻转程度,进而影响材料表面交联程度,表现为表面改性的时效性差异;不同气氛的等离子体以及不同长短的等离子体处理时间都会直接影响等离子体处理后表面引入极性基团的种类以及数量,时效性也会有所不同。贮存环境则直接影响等离子体处理后的改性面,进而影响时效性。

等离子处理时效性产生的机理


等离子处理后高分子材料表面产生极性基团,材料表面润湿性能得到改善,表面能增加。但是等离子处理后高分子材料表面并不稳定,等离子处理效果随着时间的推移逐渐消失,材料表面产生的极性基团数量逐渐减少,表面性能又逐步回复到等离子处理前的状态。很多研究者探索了这一现象并分析了其产生的机理,但由于这一问题的复杂性,对它的认识至今还比较模糊并且有待进一步深入研究,目前比较普遍的观点认为这种现象是由高分子材料表面动态重组过程引起的。高聚物材料的表面与其内部基体,无论在结构上还是在化学构成上都有明显的差别。这是因为材料内部的原子受到周围原子的相互作用是平衡的,而处在材料表面的原子受到的力场是不平衡的,所以产生了表面能。等离子处理后材料表面被引入大量极性基团,处于非常不稳定的高能状态,由于物质系统能量越低越稳定,所以任何高分子材料表面都有将能量降至最低点以保持最稳定结构的趋势。为了降低表面能量,等离子处理后材料表面被引入的极性基团向材料内部发生翻转,同时高分子材料内部部分未被处理的分子链段向表面迁移,这种过程一直持续到材料表面达到动态平衡状态为止。

时效性现象在等离子体改性过程中是不可避免的,然而,如果找到时效性的影响因素,并有针对性的进行预处理或后处理,就可能降低时效性影响,提高等离子体改性效率。


影响等离子处理时效性的主要因素


高分子材料的种类和特性
等离子体作为一种广泛应用的表面改性方法是因为这种改性只在材料表面进行,不改变材料本体性能。在等离子体改性过程中,不同种类和性能的材料会获得不同的改性效果,同时,改性后的时效性也因材料不同而有所差别。

等离子体处理工艺参数
不同气氛的等离子体和工作参数会使等离子体改性效果不同,时效性也会不同。例如增加等离子处理功率会提高等离子体内部的能量密度,有利于增强等离子体与高聚物材料表面的反应,使高分子材料表面的氧元素含量升高并产生交联反应,因此等离子处理的时效性得到减缓。

等离子体处理后材料的存储环境
等离子处理后材料存放的环境也会对时效性产生影响,具体来讲又可分为存储介质和温度两个因素。在相同的存储介质中,环境温度越高,分子链获得更多能量,分子链段运动加强,表面极性基团的翻转也更迅速,时效性越显著。但如果存储环境是亲水性的,即使在较高的温度下,也能抑制高分子材料表面极性基团的丧失。亲水性的存储介质有利于材料表面生成的极性基团保持在材料的表面;反之,疏水性的存储环境则促使材料表面的极性基团翻转进入基体内部。


等离子体处理时效性的解决方法


等离子体改性后的材料几乎都有时效性问题。时效性的影响因素包括材料本身性能、等离子体种类、贮存环境等。为了延长等离子体处理的时效性,通过改变工艺参数,改变储存环境是一种行之有效的方法。
此外,对等离子体改性后的材料及时使用也是避免时效性行之有效的办法。

由于在实际应用过程中,经等离子处理后的材料表面还要接受其他处理,整个工序要经历相当长的一段时间,时效性的存在影响了等离子对材料表面处理的效果。对这一领域更加系统深入地研究,不但可以解决等离子处理技术实际应用中的问题,而且也有利于加深对等离子处理技术本身的认识和了解。相信随着等离子体时效性问题的深入研究,等离子体处理技术将会在更多的领域得到更广泛的应用。

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