低温等离子清洗机处理高分子聚合物表面作用原理

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：2023-09-26

低温等离子清洗机采用气体作为清洗介质，可以有效地避免了因液体清洗介质对被清洗物带来的二次污染。低温等离子清洗机除了具有超清洗功能外，在特定条件下还可根据需要改变某些材料表面的性能，等离子体作用于材料表面，使表面分子的化学键发生重组，形成新的表面特性。下面介绍一下低温等离子清洗机处理高分子聚合物表面作用原理：

低温等离子清洗机处理高分子聚合物表面作用原理

材料通常是由聚合物组成的，因此，它们的表面能相对较低。在对材料进行处理的时候，为了保持材料原有的特性，需要不损害材料表面能。使用低温等离子清洗机处理材料表面不但不会损坏基底的表面优良性能，在处理的过程中，还能引入一些极性官能团，改变材料的表面粗糙度。使用低温等离子体处理方法可以获得其他化学方法所不能获得的处理效果，且不浪费资源，不污染环境。低温等离子体放电处理材料，仅处理材料几十到几千埃厚度的范围，这厚度是十分薄的，这样可以使材料表面性质显着改善，却不影响原材料。另外，低温等离子表面处理节约资源，处理时，不需要严格要求使用什么样子的材料，处理时间多久也没有限制。但需要了解材料中各个化学键能的大小，以方便分析材料特性改变原因。聚合物中的各个化学键能大小如表1所示：

表1 聚合物的化学键能

化学键	键能（ev）	化学键	键能（ev）	化学键	键能（ev）
H-C	3.2~4.7	C=C	3.3~7.5	C=O	5.5
H-N	2.1~4.7	C=N	10	N-N	0.4~2.9
H-O	3.4~5.2	C-N	1.2~3.1	O-O	1.6~2.5
C-C	2.6~5.2	C-O	0.95~3.0	O-N	1.0~2.2

由于等离子体粒子中，离子的能量最低，为0.03~0.05ev，而其余粒子键能均大于2ev，而聚合物中，最低的键能是0.95~3.0ev，因此，除了键能较低的离子外，低温等离子体中的大多数粒子的能量是高于聚合物中大部分化学键键能的。因此，低温等离子体能使一些高分子中的化学键断开后重新组合形成新的化学键，赋予这些材料新的特性。低温等离子清洗机产生的等离子体中含有大量的活性粒子，例如离子、激发态分子和自由基，这些活性粒子可以与材料表面产生不同的作用，从而改变材料的特性，主要有以下作用：

刻蚀材料表面
刻蚀可以使原本平滑的材料表面变得粗糙，产生深浅不一的裂纹，使固有的化学键断裂，形成可以与其它化学键结合的自由基。由于刻蚀的作用，材料表面不再光滑，而变的凹凸不平，使样品表面比变大，改变了材料表面的润湿性能。

产生交联基
在密封的低温等离子清洗机中，充入惰性气体，在放电产生时，处理高分子材料表面，材料表面很容易产生交联结构。在激发态粒子、电子或者光子的作用下，由于碰撞冲击发生一系列化学变化，使得材料表面固有的化学键分裂，形成自由基。在没有其他反应物质的情况下，自由基与材料重新结合，形成交联结构网络，反应过程中，会使物质中原有的单键断裂，形成双键，从而产生交联结构，改善材料表面性能。

引入官能团
如果通入低温等离子清洗机中的放电气体是容易与其它物质反应的气体，则活化材料表面的化学反应会变得复杂。当低温等离子体处理材料表面，就会很容易引入一些特定的官能团，如羟基-OH、羧基-COOH等，它们有很强的亲水能力。在等离子体与聚合物反应过程中，这些基团如果增多，那么材料表面的亲水性就会增强，更容易与水结合，吸湿能力提高，反之，与水结合能力变弱，吸湿能力减弱。

以上是国产等离子清洗机厂家纳恩科技关于低温等离子清洗机处理聚合物材料表面作用原理的简单介绍。想知道更多关于等离子清洗机方面的知识，可以多关注我们。