等離子表面處理后時(shí)效性有多久？

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(shí)間：2022-04-06

低溫等離子體技術(shù)是一種清潔且高效節(jié)能的新型材料表面改性技術(shù)。該技術(shù)在改善材料表面性能的同時(shí)，仍可保持本體性能的特色，在材料表面改性方面具有廣闊的應(yīng)用前景。通過等離子體表面改性可提高疏水性高分子材料表面對(duì)水的潤(rùn)濕性能和粘合性能等，然而等離子對(duì)高分子材料表面改性處理的效果并不持久。雖然等離子處理能在材料表面引入極性基團(tuán)，但是隨著時(shí)間的推移這些基團(tuán)的數(shù)量逐漸減少，材料表面氧元素含量下降，表面得到改善的親水性能又回復(fù)到處理前的疏水狀態(tài)，這種現(xiàn)象通常被稱為低溫等離子處理對(duì)高聚物表面性能影響的時(shí)效性。

等離子表面處理后時(shí)效性有多久？

由于等離子表面處理時(shí)效與諸多因素有關(guān)，所以一般無法直接告知準(zhǔn)確的時(shí)效性。憑借多年的處理經(jīng)驗(yàn)，我們給出一般條件下經(jīng)過離子處理過后，幾種材料的時(shí)效性參考值。
等離子表面處理的時(shí)效性取決于活化時(shí)間和材料，從幾分鐘到幾個(gè)月不等。
金屬、陶瓷、玻璃和彈性體：約1小時(shí)
塑料（不包括彈性體）：數(shù)日、數(shù)周、數(shù)月

等離子表面處理時(shí)效性產(chǎn)生機(jī)制

聚合物材料經(jīng)等離子體改性處理后，表面引入大量極性基團(tuán)，材料表面性能(如親水性)可得到顯著改善，但是，如果將改性后的聚合物材料放置在常溫常壓環(huán)境中，表面的極性基團(tuán)數(shù)目隨時(shí)間推移而減少，等離子體改性效果發(fā)生明顯衰減。

由于時(shí)效性的產(chǎn)生機(jī)制十分復(fù)雜，至今仍沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn)。下面介紹有幾種觀點(diǎn)：
1)極性基團(tuán)翻轉(zhuǎn)模型。等離子體處理后，在聚合物材料表面引入大量的極性基團(tuán)，這些極性基團(tuán)在聚合物材料表面不穩(wěn)定，隨時(shí)間推移向材料內(nèi)部翻轉(zhuǎn)以降低體系能量，造成等離子體改性效果隨時(shí)間發(fā)生衰減。
2)等離子體清理模型。對(duì)于一些表面沒有極性基團(tuán)的材料(如金屬)而言，等離子體處理可去除材料表面的“污物”，從而使其表面能提高，親水性能得到改善，但是，隨時(shí)間推移，材料表面會(huì)被重新“污染”，親水性降低。
3）還有人認(rèn)為等離子體改性處理時(shí)，聚合物材料表面高分子鏈斷裂，生成大量低分子質(zhì)量的分子鏈，這些分子鏈不穩(wěn)定易被氧化，隨時(shí)間推移一部分被氧化的分子鏈遷移到材料內(nèi)部，導(dǎo)致等離子體改性效果部分衰減，出現(xiàn)時(shí)效性。也有學(xué)者認(rèn)為，時(shí)效性的產(chǎn)生是由于聚合物材料分子鏈具有易變性，易造成分子鏈整體或部分以不同方式運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)或平移)，導(dǎo)致材料表面化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，材料表面與外部環(huán)境之間的界面張力也隨之發(fā)生改變，從而影響二者之間界面能的大小。分子鏈運(yùn)動(dòng)越劇烈，材料表面與外部環(huán)境之間的界面能越低，時(shí)效性越顯著。

時(shí)效性的存在嚴(yán)重影響了等離子體在實(shí)際中的應(yīng)用，所以時(shí)效性問題的研究對(duì)等離子體技術(shù)進(jìn)---步的發(fā)展以及在實(shí)際中的應(yīng)用有著十分重要的意義。目前普遍認(rèn)為時(shí)效性產(chǎn)生的原因是高分子材料表面極性基團(tuán)的翻轉(zhuǎn)和分子鏈的遷移。但是由于時(shí)效性產(chǎn)生的機(jī)理和影響因素十分復(fù)雜，至今對(duì)它的認(rèn)識(shí)還比較模糊，有待進(jìn)一步研究。

影響等離子表面處理時(shí)效性的主要因素

聚合物材料的結(jié)構(gòu)、等離子體處理的工藝參數(shù)及放置環(huán)境等因素都會(huì)對(duì)等離子體改性效果的時(shí)效性產(chǎn)生影響。一方面，由于聚合物材料的結(jié)構(gòu)不同，等離子體處理后材料表面的交聯(lián)程度不同，分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力不同，改性材料表面時(shí)效性的顯著程度也不同;另一方面，不同等離子體處理工藝在聚合物材料表面生成極性基團(tuán)的規(guī)律不同，導(dǎo)致等離子體改性效果的時(shí)效性存在差異。除此之外，放置環(huán)境也會(huì)對(duì)聚合物材料改性效果的衰減規(guī)律產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響等離子體改性效果的時(shí)效性。

低溫等離子體處理技術(shù)在聚合物材料表面改性方面具有其他改性技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢(shì)，但是改性效果隨時(shí)間推移發(fā)生明顯衰減，存在時(shí)效性，因此我們建議客戶在進(jìn)行等離子處理后應(yīng)盡快進(jìn)入下一道工序，以避免因時(shí)效性造成的問題。