为什么等离子清洗机会使材料表面具有亲水性？

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-08-17

为什么等离子清洗机会使材料表面具有亲水性？首先我们一起来了解下表面亲水性的理论基础。

表面润湿性的理论基础

材料表面润湿性是固体表面的固有特性。然而在近十几年发表的论文中对于材料亲水性的定义却有着不同的解释。一种从原子、分子、离子化学物质的本质出发，如果材料能够容易溶于水中，就称为亲水性物质，反之称为疏水性物质；另一种从物质的极性出发，“相似相溶”原理被广泛用于推测物质在水中的溶解度，与水化学结构相似的固体都能够溶于水中，换句话说，材料表面存在极性时，材料表面就具有亲水性；然而以上两种定义具有一定的局限性，不能解释所有材料表面润湿程度。VanOss提出利用材料水合吉布斯自由能来定义材料表面亲水性和疏水性，他发现当亲水性化合物在水中的吉布斯自由能大于-113mJ/m2时，彼此之间相互吸引；当吉布斯自用能小于-113mJ/m2时，彼此之间相互排斥，他使用这个数值来判定材料的亲水性。近年来较为通用是材料表面张力学说，当材料表面张力大于水的表面张力时，材料表面为亲水性，表面张力越大，亲水性越强；当材料表面张力小于水的表面张力时，材料表面为疏水性，表面张力越小，疏水性越强。

通常情况下，使用接触角表征液体对固体表面的润湿程度，水滴与固体材料表面的接触角来表征材料表面亲疏水程度，材料表面接触角大于90°为疏水性表面，接触角小于90°为亲水性表面。接触角为0°为超亲水性材料表面，是人们追求最完美的亲水性材料；接触角大于150°为超疏水性材料表面，是最佳疏水性材料。

理想状态下接触角Young模型

Young认为在绝对平坦理想表面，接触角是液滴在气、固、液三相界面张力达到平衡的一种表现。则平衡状态下接触角与三相界面张力的关系可以表现为：

其中，γsg为固体与气体之间的界面张力、γsl为固体与液体之间的界面张力、γlg为液体与气体之间的界面张力，θ为表面接触角。Young方程成立的条件为绝对均匀且平衡的固体表面，且固体表面不能存在其他作用。而实际情况下，温度、固体表面粗糙度、化学组成成分都会影响接触角的大小。

固体表面润湿性由表面化学成分以及粗糙度来共同决定。由公式(1.1)可知，通过控制固液界面的表面张力，可以降低表面能并提高接触角。研究发现，也可以通过改变表面粗糙度的大小来提高表面的接触角。

为什么等离子清洗机会使材料表面具有亲水性

等离子体又称为物质的第四态，它是气体在高压电场中被电离，产生带电正粒子、负粒子，其中包括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团组成的集合体。等离子清洗机会使材料表面具有亲水性是因为它利用等离子体中的能量粒子和活性基团与材料表面发生作用，从而达到改变表面成分的目的。

表面亲水性官能团增加
物体表面接触角越小，其润湿性越好。润湿是黏附的必要条件，材料表面经等离子体处理后，由于含氧基团被大量的引入，使得表面润湿性得到明显改善，因此有利于表面黏黏附性增强。
通常情况下，高分子材料经过Ar、O2、N2等气体等离子体处理后，会在表面引入─COO.H、─C==O、─NH2等基团，增加表面亲水性。

表面粗糙度的改变
材料经过等离子体处理后，表面粗糙度有不同程度的增加，是由于等离子体对材料表面有刻蚀作用，进而影响液体在表面的吸附作用，最终使表面润湿性改变。

以上就是国产等离子清洗机厂家纳恩科技关于为什等离子清洗机会使材料表面具有亲水性的简单介绍，等离子清洗机主要从两方面通过改变基底表面的化学组成以及粗糙度,从而显著改善了其表面亲水性。