以PET材料为例，探究等离子表面处理后多久有效

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：2023-08-25

等离子表面处理是一种新型的高分子材料处理技术。等离子体中含有大量的离子、电子、分子、激发态原子以及自由基等活性粒子，经其处理的材料表面会发生例如刻蚀、交联等复杂的物理或者化学变化，从而增加材料的亲水性，粘结性能等。等离子表面处理多久有效这是一个很难回答的问题，每个客户的工艺不一样，对有效的定义也就不一样，如果只是亲水性改变的话，一般材料经过等离子处理后，即使过一段时间，表面接触角也不会恢复到最开始的状况，从这个意义上来说，等离子表面处理一直都有效果。但是实际生产中，客户对于处理后水滴角的要求不一样，也就导致有效的定义很难界定。下面通过实验分析来说明等离子表面处理多久有效的问题。

下面以PET材料为例，探究等离子表面处理后多久有效

等离子体表面处理虽然可以对材料表面进行良好的改性，大大提高材料表面的亲水性。但是其对材料表面的处理效果并不是稳定的，一般而言，表面处理效果是会随着其暴露在空气中的时间而逐渐消退。不同学者对低温等离子处理的机理做出过分析，其中最为广泛的理论为高分子材料表面基团等动态重组。对于高分子材料而言，由于表面缺少与周围原子、基团等作用，其表面的稳定性不如其内部，所以高分子材料表面具有一定的表面能。当PET薄膜经过等离子体处理后，其表面将会引入一些基团例如：-OH、-COOH、-NH2等来提高材料表面的浸润性。这些基团的引入使得材料表面更加不稳定，其表面能也会相应增大。由于所有物质都会降低自身的能量来保持一个稳定状态，所以为了保证材料本身的稳定性，经过等离子体处理过的材料表面所引入的基团会翻转进入材料内部。相应地，材料内部的原子重新翻上表面直至材料表面和内部的原子、基团达成了动态平衡。经过O2等离子体处理PET材料的表面效果的消退机理如图1.1所示。

图1.1 O2等离子体处理后的PET薄膜的表面变化

为了探究改性后的PET薄膜的最佳处理时间段，分别将等离子处理30s后的PET薄膜放置在空气中6h、5h、4h、3h、2h、1h，然后观察其接触角的变化，结果如图1.2所示。等离子处理后的1h和2h内接触角相差不大，相较于PET表面处理结束时的接触角18.68°略高，都保持在22°左右。但是随着放置在空气的时间延长至3h至4h，接触角开始了较大幅度的变化，接触角在35°左右。时间继续延长至6h，PET表面的接触角恢复至最开始的表面未处理时的54°左右，亲水性差，结果符合等离子表面处理具有时效性的理论。