聚酯材料等離子體處理提高親水性

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)表時間：2025-01-10

聚合物具有高強(qiáng)度、耐熱性好、透明性好等特點(diǎn),因此常用于包裝、結(jié)構(gòu)材料、保護(hù)涂層和密封等方面.盡管聚合物具有這些優(yōu)異的性能,但由于其表面能低、化學(xué)反應(yīng)性差,在許多工業(yè)應(yīng)用中并不適用,所以,通常需要進(jìn)行表面處理來改善聚合物的表面特性。聚酯是熱塑性聚合物,具有優(yōu)異的性能,包括耐腐蝕性強(qiáng)、良好的機(jī)械性能(高彈性、高拉伸強(qiáng)度和易加工性)、易回收和低成本,因此廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、食品包裝和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域.然而,由于這些聚合物材料的分子結(jié)構(gòu)高度對稱,缺乏活性基團(tuán),導(dǎo)致材料的親水性、粘附性等表面性能較差,因此有必要對材料的表面進(jìn)行改性,以擴(kuò)大其在工業(yè)中的應(yīng)用范圍。

等離子體處理

近年來,低溫等離子體在材料表面改性方面的應(yīng)用越來越廣泛,通過低溫等離子體處理聚合物更快、更環(huán)保。

等離子體是物質(zhì)除了固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的第四態(tài),通常由電子、離子、自由基以及中性粒子組成,可以部分電離,也可以完全電離,整體呈準(zhǔn)電中性的物質(zhì)。低溫等離子體是等離子體的一種,在其系統(tǒng)中,電子的溫度遠(yuǎn)大于離子和中性粒子的溫度,但體系宏觀上處于低溫狀態(tài),是一種熱力學(xué)非平衡狀態(tài),因此,低溫等離子體在反應(yīng)中具有更高的能量利用效率,在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。

低溫等離子體中含有多種組分,但主要還是電子對接觸的材料表面起作用,當(dāng)?shù)入x子體與材料表面作用時,粒子會將攜帶的能量傳遞給材料表面,這些能量的傳遞會引起材料性能的改變。等離子體中電子所攜帶的能量范圍一般為0-20eV,與常見的構(gòu)成有機(jī)分子的原子間共價鍵鍵能處于一個能級,這表明無論有機(jī)物是否具有不飽和鍵,等離子體處理可以打開有機(jī)物的舊共價鍵,并形成新的化學(xué)鍵。也正是因?yàn)閮烧咛幱谕荒芗?使得等離子體處理的過程只是直接的能量轉(zhuǎn)移。

等離子體處理可以使聚酯材料表面親水性迅速增大的原因是在等離子處理過程中,等離子處理裝置的放電空間內(nèi)會產(chǎn)生大量的高能電子,通過射流讓大量的高能粒子轟擊被處理材料的表面,對其產(chǎn)生刻蝕的作用,從而使得被處理材料的表面形貌變得高低起伏,增大了被處理材料的表面粗糙度,從而使得材料表面的親水性大幅提高.等離子體處理后,聚酯材料表面的接觸角顯著降低,表明親水性大大增加,聚酯材料表面含有更多的親水基團(tuán).放電產(chǎn)生的等離子體具有修飾聚合物材料表面所需的能量,它促進(jìn)了C—C鍵和C—H鍵的解離,形成了C—O、O—C—O、O—C=O和C=O鍵,這些形成的鍵通過增加極性基團(tuán)來增加材料表面的親水性。