聚苯乙烯(PS)作為常用的絕緣材料,具有透明、成型性好、剛性好、電絕緣性能好、易染色、低吸濕性、和價格低廉等優(yōu)點,因而被廣泛用于生物醫(yī)學、電工、化工和包裝等工業(yè)領域。但聚苯乙烯(PS)的表面能較低,導致其表面潤濕性、粘結性和可印染性等性能較差,這大大限制了其應用范圍,因此需要對其進行表面改性。高分子材料的等離子體表面處理改性
高分子材料的等離子體表面處理是利用非聚合性無機氣體(如Ar、N2、H2、O2等)的輝光放電等離子體對高分子材料進行表面改性的一種新技術。特別是對大量使用的塑料,纖維,高聚物薄膜等能有效地改善其表面特性以適合于各種用途。
等離子體表面處理對聚苯乙烯(PS)表面親水性能的影響
用靜態(tài)接觸角來表征PS處理前后表面親水性的變化,圖1-1是剛處理后PS表面接觸角隨處理時間的變化關系圖。
圖1-1 接觸角與等離子處理時間的關系由圖可以看出,0s即未處理時PS的表面接觸角為86.5°,在開始輻照后短時間內(nèi),接觸角急劇降低,在40s時取得最小值32°,即經(jīng)等離子體處理后,PS表面親水性能有了很大的提升。這是因為等離子體對PS表面起到了刻蝕作用,刻蝕作用可以將材料的弱邊界層除去,使得材料表面產(chǎn)生起伏,變得粗糙,樣品的比表面積增加,從而有利于潤濕:同時,在等離子體轟擊PS表面.的過程中伴隨有化學鍵的斷裂,形成自由基,這些自由基可以和空氣等離子中的氧等離子體發(fā)生反應,在PS表面引入了大量的含氧基團,如羧基、羥基、羰基等,這些基團具有親水性,使得材料表面的親水性增強。即等離子體處理能活化聚合物的表面,使聚合物表面的親水性能得以提高。之后,隨著輻照時間增加,接觸角沒有發(fā)生顯著變化,其值在32°上下徘徊。這可能是因為輻照時間大于40s后在聚合物表面經(jīng)等離子體轟擊所產(chǎn)生的自由基與所消耗的自由基達到了一個相對平衡的狀態(tài)。
等離子體表面處理特點
等離子體表面處理有許多長處。首先它是一種干式工藝,省去了濕法化學處理工藝中所不可缺少的烘干,廢水處理等工序。因此具有省能源,無公害等優(yōu)點。若與放射線處理,電子束處理,電暈處理等其它干式工藝相比,其獨特之處在于等離子體表面處理的作用深度僅涉及表面極薄一層。其次,從處理效果來看,普通塑料薄膜用電暈法處理尚可,但像聚四氟乙烯,聚脂,聚酰亞胺之類的薄膜若用電暈法處理則粘合強度很弱,改用等離子體處理就能顯著增強。對塑料薄膜金屬化的前處理也是如此,而且等離子體處理效果的持續(xù)時間也比較長。
采用等離子體對聚苯乙烯(PS)進行表面改性,等離子體處理后聚苯乙烯(PS)表面的水接觸角隨著處理時間的增加而下降,使處理后表面的潤濕性大大提高。潤濕性改善的原因與處理后PS表面形貌和化學成分變化有關。245692456924569