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技術交流

等離子表面處理在高分子的粘接性

发布时间:2019-6-18 8:05:30 | 信息来源:
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等離子表面處理在高分子材料改性中的應用, 主要表現在下述幾方面。

改變表面親() 水性

一般高分子材料經NH3O2COArN2H2等氣體等離子體處理後接觸空氣,会在 表面引入—COOH,C=O ,NH2,OH 等基團,增加其親水性。處理時間越長,與水接觸角越低 ,而經含氟單體如CF4 ,CH2F2 等氣體等離子體處理則可氟化高分子材料表面,增加 其憎水性?。?研究发现,未處理PET膜與水接觸角是73.1°,Ar等離子體處理5min,放置一天後測量,與水接觸角降爲33.7°,隨放置時間的延長,接觸角緩慢上升,顯示出處理效果隨時間衰退。放置10d後測量,接觸角升至41.3°。 研究N2 等離子體處理LDPE 時也發現,表面極性基團在處理後20d左右基本消失。研究O2 等離子體處理3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚物膜表面,也發現其後退接觸角經60d後由處理後的20°恢複到70°。接觸角的衰減被認爲是由于高分子鏈的運動,等离子体表面處理引入的极性基團会随之转移 到聚合物本体中。如果将PET膜在處理前浸入與之有較強相互作用的有機溶劑中浸泡,會穩定處理效果,這是因爲溶劑誘導的分子鏈重排降低了鏈的可動性。同時處理效果不但隨時間延長而衰退,也會隨溫度升高而衰退。通過研究O2 等離子體處理6 種合成高分子膜表面,隨後在80140℃熱處理,发现等離子體處理后表面张力增大,湿润性增大;随后的热處理则加快了等離子體處理效果的衰退。等離子體處理PET、尼龍-6等表面—COOH、—OH基團濃度及表面力隨熱處理急劇下降;而聚酰亞胺,聚苯硫醚雖然表面張力也下降,但表面—COOH及—OH基團濃度變化不大。這也從一個側面說明聚合物分子鏈本身運動程度的難易也是影響處理效果衰退快慢的一個重要因素。

增加粘接性

等離子體處理能很容易在高分子材料表面引入极性基團或活性点,它們或者與被粘合材料、粘合劑面形成化學鍵,或者增加了與被粘合材料、粘合劑之間的範得華作用力,達到改善粘接的目的。這種處理不受材料質地的限制,不破壞材料本體力學性能,远远优于一般的化学 處理方法。等離子體處理能显著改善高分子膜之间的粘接性和纖維增强复合材料的力学性能 。如果增强纖維与底基粘接性能不好,则不但没有一个良好的粘接界面来传递应 力,反而會産生應力集中源,使複合材料力學性能變差。將超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)纖維经等離子體處理, 其與環氧樹脂粘接強度提高4倍以上。用ArN2CO2 等气体等離子體處理PE纖維,發現了增加了與PMMA的粘接。提高了其韌度指數(Toughness Index)及断裂强度。等離子體處理高强PE纖維提高了纖維-环氧树脂复合材料的屈服强度。等離子體處理纖維素纖維,反氣相色譜、XPSSEM 揭示處理表面並不均勻,但仍然在表面有效地引入了酸() 基團,提高了纖維与PSPVCPP等组成的复合材料的力 学性能和玻璃化转变温度。NH3O2H2O等離子體處理Kevlar-49 纖維后改善与环氧树脂的粘接性,發現處理後,纖維/環氧樹脂界面剪切應力顯著增加,增幅43%83%等離子體處理高分子材料,還能顯著改善其與金屬的粘接。利用含氟氣體( 如 CF4) 等離子體處理热塑性聚合物如PCABS等能增強與鋁板的粘接。用氧化性氣體等離子體(O2H2O) 處理PP,真空下熱壓到低碳鋼板上,与未處理热压样品 相比,測得剪切強度大大提高。利用NH3 等離子體處理PP後與鋁片的粘接強度是N2 等離子體處理的2倍多,通過研究表面的酸() 性質研究了NH3 等離子體處理的时间效应, 利用接觸角計算得到的粘附功與剝離試驗結果一致。O2 等離子體處理聚酰亚胺膜,研究了處理条件,膜表面化學組成及形態與被覆Cu片粘接性能的关系。发现随處理温度降低,剥离强度增大;较高温度下延长處理时间对粘接性能亦有正面影响。

改善印染性

等离子体表面處理一方面能增加被處理材料表面粗糙度,破壞其非晶區甚至晶區,使被處理材料表面结构松散,微隙增大增加了對染料/油墨分子的可及區;另一方面,表面引入的极性基團,使被處理表面易于以范得华相互作用力、氢键或化学键合吸附染料/油墨分子,从而改善了材料的印染性能。低温等離子體處理增强了PET纖維对分散染料的吸附。用低温等離子體處理亚麻类织物,隨後用熱水泡洗,所得織物印染性能良好,同时 力学性能没有受损。真空度1 torr下低温等離子體處理羊毛织物能提高其匀 染性。?羊毛染色前用空气等離子體處理减少了含Cr染料的用量和废水中的卤代有机污染物。低温等離子體處理能提高聚酯染色色牢度。用NH3 等離子體處理聚酰胺纖維,然後用酸性染料染色,能提高色牢度和上色率。

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