冷等离子体改性处理木材对其表面性能的影响

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：2022-08-24

中国的木材产业发展历史悠久，家具行业的发展离不开木材产业的强力助推。由于树种和结构的特殊性，木材表面的化学特性和物理特性不同寻常，直接影响了木材后期加工的涂饰功能。因此，对木材表面进行改性处理非常必要。

随着社会进步，环境问题越来越严重，人们的环保意识也逐渐加强，世界各地有越来越多的塑料制品被木制品替代。考虑到木材表面不易涂饰、防腐性能较差等特点，等离子体改善木材表面性能从众多改性技术中脱颖而出，相较于化学试剂，有绿色环保无污染和不破坏材料本身性质等优点。

木材属于天然高分子聚合物，不仅有化学和物理特征，还有生物学特征，是一种不均匀的各向异性材料，其化学组成和表面结构影响胶合性能、表面自由能、韧性、强度、耐久性、湿润性等。

增强木材表面胶合性能的关键是增强木材表面的湿润性。采用低温冷等离子体需要昂贵的真空系统，对实验环境要求较高，而采用大气常压等离子体处理，不仅操作简单，还节约成本。各种研究表明，等离子体处理木材表面会增强其表面自由能和亲水性。

等离子体处理木材表面后，亲水性的增强一般可以用极性部分增加来解释，通过X射线光电子能谱技术分析发现，木材表面的极性部分增加是由于其氧碳原子比的增加。另外，等离子体处理木材表面后会使其变得更加粗糙，主要是因为等离子体中的高能粒子与木材表面作用时，会使表面的一些化学键断裂，部分形成新键并脱去小分子碎片，从而发生蚀刻，使其表面粗糙化、湿润性改变。

等离子体处理对木材表面时效性的影响

随着时间的延长，等离子体改性木材表面的时效性有明显的下降。时效性产生的机制较为复杂，木材表面经过等离子体处理后，由于高能粒子的轰击引入了极性基团，表面亲水性增强。

等离子体处理木材表面基本是通过两种机制进行的：（1）主要作用机制是在其表面插入极性基团实现表面功能化和活化；（2）等离子体能促进大量自由基形成和其他可能发生反应的高度不稳定物质形成，暴露在空气中时促进了表面和水蒸气的反应，重要的是，等离子体处理不是稳定和永久性的，这是因为等离子体产生的物质是高度不稳定的，导致部分恢复疏水。

影响等离子体处理木材表面时效性的主要因素包括等离子体的处理时间、处理功率、木材种类以及环境因素等。处理时间和处理功率不同会导致其湿润性不同，而木材种类不同意味着材料结构不同，用等离子体处理后，木材表面的交联程度有明显差异，分子链的结构也不同，所以处理后其亲水性也不同。将处理后的木材置于环境中，随着时间的延长，时效性会受到影响。

冷等离子体表面改性技术的研究覆盖面较广，应用也越来越广泛。冷等离子体处理改性木材表面，不仅改变了木材表面的物理、化学结构，还改变了木材的机械性能。