冷等離子體改性處理木材對其表面性能的影響

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-08-24

中國的木材產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史悠久，家具行業(yè)的發(fā)展離不開木材產(chǎn)業(yè)的強力助推。由于樹種和結(jié)構(gòu)的特殊性，木材表面的化學(xué)特性和物理特性不同尋常，直接影響了木材后期加工的涂飾功能。因此，對木材表面進行改性處理非常必要。

隨著社會進步，環(huán)境問題越來越嚴重，人們的環(huán)保意識也逐漸加強，世界各地有越來越多的塑料制品被木制品替代。考慮到木材表面不易涂飾、防腐性能較差等特點，等離子體改善木材表面性能從眾多改性技術(shù)中脫穎而出，相較于化學(xué)試劑，有綠色環(huán)保無污染和不破壞材料本身性質(zhì)等優(yōu)點。

木材屬于天然高分子聚合物，不僅有化學(xué)和物理特征，還有生物學(xué)特征，是一種不均勻的各向異性材料，其化學(xué)組成和表面結(jié)構(gòu)影響膠合性能、表面自由能、韌性、強度、耐久性、濕潤性等。

增強木材表面膠合性能的關(guān)鍵是增強木材表面的濕潤性。采用低溫冷等離子體需要昂貴的真空系統(tǒng)，對實驗環(huán)境要求較高，而采用大氣常壓等離子體處理，不僅操作簡單，還節(jié)約成本。各種研究表明，等離子體處理木材表面會增強其表面自由能和親水性。

等離子體處理木材表面后，親水性的增強一般可以用極性部分增加來解釋，通過X射線光電子能譜技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，木材表面的極性部分增加是由于其氧碳原子比的增加。另外，等離子體處理木材表面后會使其變得更加粗糙，主要是因為等離子體中的高能粒子與木材表面作用時，會使表面的一些化學(xué)鍵斷裂，部分形成新鍵并脫去小分子碎片，從而發(fā)生蝕刻，使其表面粗糙化、濕潤性改變。

等離子體處理對木材表面時效性的影響

隨著時間的延長，等離子體改性木材表面的時效性有明顯的下降。時效性產(chǎn)生的機制較為復(fù)雜，木材表面經(jīng)過等離子體處理后，由于高能粒子的轟擊引入了極性基團，表面親水性增強。

等離子體處理木材表面基本是通過兩種機制進行的：（1）主要作用機制是在其表面插入極性基團實現(xiàn)表面功能化和活化；（2）等離子體能促進大量自由基形成和其他可能發(fā)生反應(yīng)的高度不穩(wěn)定物質(zhì)形成，暴露在空氣中時促進了表面和水蒸氣的反應(yīng)，重要的是，等離子體處理不是穩(wěn)定和永久性的，這是因為等離子體產(chǎn)生的物質(zhì)是高度不穩(wěn)定的，導(dǎo)致部分恢復(fù)疏水。

影響等離子體處理木材表面時效性的主要因素包括等離子體的處理時間、處理功率、木材種類以及環(huán)境因素等。處理時間和處理功率不同會導(dǎo)致其濕潤性不同，而木材種類不同意味著材料結(jié)構(gòu)不同，用等離子體處理后，木材表面的交聯(lián)程度有明顯差異，分子鏈的結(jié)構(gòu)也不同，所以處理后其親水性也不同。將處理后的木材置于環(huán)境中，隨著時間的延長，時效性會受到影響。

冷等離子體表面改性技術(shù)的研究覆蓋面較廣，應(yīng)用也越來越廣泛。冷等離子體處理改性木材表面，不僅改變了木材表面的物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)，還改變了木材的機械性能。