低温等离子体表面处理对聚乳酸（PLA）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：2022-09-14

聚乳酸（PLA）也称聚丙交酯，由乳酸通过开环聚合或直接缩聚获得。PLA不以石油为原料，是目前世界上第二大流行的可生物降解塑料，在适当的条件下在环境中分解成二氧化碳和水，而且制备方法简单。PLA因其良好的生物相容性、可生物可降解性、理化性能等优点已经广泛应用于包装领域、医疗领域、农业领域、纺织领域、餐饮领域等。但是PLA在应用过程中也存在一些不足，如因韧性差、质脆、氧气阻隔性能比石油基塑料包装材料差等缺点限制了其作为食品包装材料的应用，因疏水性和缺乏活性官能团等缺点限制其作为组织工程支架材料的应用等。为了解决这些问题，就需要使用不同的方法来改善它们的特性。目前改善特性和修饰聚合物表面的方法主要包括：表面交联、紫外线照射、伽马射线照射、离子束照射、激光处理、与其他生物聚合物混合和等离子体处理等。

等离子体表面处理：

等离子体是除固、液、气以外的第四种物质形态。等离子体改性技术相较于其他改性技术具有无可比拟的优势：如反应时间快，改性效率高；无废料和副产物产生，不额外产生污染和高通用性；只需较低的电离度，使改性只发生在纳米和微米尺度的材料表面，不会破坏基材的整体性质；是提高不同类型材料表面能、极性、渗透性、润湿性和粘附性的有效技术。目前等离子体技术已广泛应用于材料改性、环境保护、医学领域、垃圾处理等方面，在对PLA材料的改性上运用也越来越广泛。

低温等离子体表面处理对PLA性能的影响

等离子体中存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子，在与材料表面撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子，产生一系列物理和化学过程。根据处理条件和等离子体种类不同，聚合物的表面性能，如形貌，疏／亲水性和粘附性等均会发生改变。图１反应了低温等离子体改性对PLA表面的主要影响。等离子体放电会产生电子、离子、自由基等活性粒子，其中电子、离子主要对PLA表面起着刻蚀作用，而自由基主要起着官能团引入的作用。

图一低温等离子体处理对PLA表面的主要影响

表面粗糙度

经过等离子体表面处理改性后，PLA膜表面的粗糙程度都有不同程度的增加，这是由于在改性过程中电子、离子、自由基等轰击材料表面，发生许多链断裂，导致低聚物的形成和挥发性产物从膜表面脱附，即所谓的聚合物刻蚀过程。PLA表面粗糙程度的增加是低温等离子体改性后最显著的物理变化之一。

亲水性能

为了使PLA材料能广泛运用在包装领域、医疗领域中，亲水性是其必须具备的性质，因此改善PLA材料亲水性越来越受到重视。经过傅里叶变换红外吸收光谱仪（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征，发现经过等离子改性后亲水性极性官能团的数量明显增加，这些基团与水分子相互作用强烈，从而增加了PLA的表面润湿性和表面能，降低了接触角。

以上资料由国产等离子表面处理设备厂家纳恩科技整理编辑。PLA材料是一种多用途的聚合物，具有许多优异的物理和生物性能，但是当PLA材料用于包装和医疗领域时，材料本身的一些缺点限制了其在包装和医疗领域的进一步应用。等离子改性技术在改善聚合物表面性能方面具有广阔的前景。在大多数等离子改性情况下可以增加引入材料表面含氧基团的含量，改善材料表面的亲水性，增加表面自由能，增加材料表面的粗糙程度。在包装领域中，通过等离子改性引发后续接枝反应中所需的自由基的形成，并且可以将额外的官能团共价结合到处理过的表面上。