等離子清洗機在材料表面改性中的應(yīng)用

低溫等離子體中粒子的能量一般約為幾個至幾十電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能(幾個至十幾電子伏特)，*可以破裂有機大分子的化學鍵而形成新鍵；但遠低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。處于非熱力學平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，可以斷裂材料表面分子的化學鍵，提高粒子的化學反應(yīng)活性(大于熱等離子體)，而中性粒子的溫度接近室溫，這些優(yōu)點為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。

一、等離子清洗機形成裝置及影響因素

選擇適宜的放電方式可獲得不同性質(zhì)和應(yīng)用特點的等離子體，通常，熱等離子體是氣體在大氣壓下電暈放電產(chǎn)生，冷等離子體由低壓氣體輝光放電形成。熱等離子體裝置是利用帶電體(如刀狀或針狀和狹縫式電極)造成不均勻電場，稱電暈放電，使用電壓和頻率、電極間距、處理溫度和時間對電暈處理效果都有影響。電壓升高、電源頻率增大，則處理強度大，處理效果好。但電源頻率過高或電極間隙太寬，會引起電極間過多的離子碰撞，造成不必要的能量損耗；而電極間距太小，會有感應(yīng)損失，也有能量損耗。處理溫度較高時，表面特性的變化較快。處理時間延長，極性基團會增多；但時間過長，表面則可能產(chǎn)生分解物，形成新的弱界面層。

冷等離子體裝置是在密封容器中設(shè)置兩個電極形成電場，用真空泵實現(xiàn)一定的真空度，隨著氣體愈來愈稀薄，分子間距及分子或離子的自由運動距離也愈來愈長，受電場作用，它們發(fā)生碰撞而形成等離子體，這時會發(fā)出輝光，故稱為輝光放電處理。輝光放電時的氣壓大小對材料處理效果有很大影響，另外與放電功率，氣體成分及流動速度、材料類型等因素有關(guān)。

不同的放電方式、工作物質(zhì)狀態(tài)及上述影響等離子體產(chǎn)生的因素，相互組合可形成各種低溫等離子體處理設(shè)備。

二、等離子清洗機在表面改性中的應(yīng)用

低溫等離子體技術(shù)具有工藝簡單、操作方便、加工速度快、處理效果好、環(huán)境污染小、節(jié)能等優(yōu)點，在表面改性中廣泛的應(yīng)用。

1. 表面處理

通過低溫等離子體表面處理，材料表面發(fā)生多種的物理、化學變化，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團，使親水性、粘結(jié)性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善。

用幾種常用的等離子體對硅橡膠進行表面處理，結(jié)果表明N2、Ar、O2、CH4-O2及Ar-CH4-O2等離子體均能改善硅橡膠的親水性，其中CH4-O2和Ar-CH4-O2的效果更佳，且不隨時間發(fā)生退化。英國派克制筆公司將等離子體技術(shù)用于控制墨水流量塑料元件的改性工藝中，提高了塑料的潤濕率。

上述表明，用低溫等離子體在適宜的工藝條件下處理PE、PP、PVF2、LDPE等材料，材料的表面形態(tài)發(fā)生的顯著變化，引入了多種含氧基團，使表面由非極性、難粘性轉(zhuǎn)為有一定極性、易粘性和親水性，有利于粘結(jié)、涂覆和印刷。