等離子清洗機(jī)通常被用來處理材料表面，等離子清洗機(jī)通過激發(fā)氣體原子并產(chǎn)生等離子體的振蕩電磁場（13.56MHz)將自由電子加速至高速，產(chǎn)生的感應(yīng)耦合離子能量約為12eV，可用于清除材料表面的污染物。等離子清洗機(jī)處理材料表面還可以提升材料表面親水性，粘接性等性能。
等離子清洗機(jī)產(chǎn)生的等離子體的能量可通過光輻射、中性分子流、離子流作用于高分子材料的表面,這些粒子能量的消散過程是高分子材料表面獲得改性的根本原因。當(dāng)?shù)入x子體中的這些高能粒子和紫外線轟擊高分子材料表面時(shí),分子鏈的斷裂而發(fā)生表面刻蝕、交聯(lián)和等離子體聚合等作用,因此既可利用非聚合性氣體對高分子材料表面進(jìn)行改性,還可利用聚合性氣體對高分子材料表面進(jìn)行等離子體聚合和接枝,根據(jù)需要引入所需官能團(tuán),改善其表面分子結(jié)構(gòu),進(jìn)而改善其表面性能。
低溫等離子體中的荷電粒子,主要是電子和帶正電荷的正離子,它們的濃度比中性粒子濃度要低得多。具有較高動能的電子轟擊到高分子材料表面,使其產(chǎn)生大分子自由基。正離子的動能較低,但其攜帶的電能足夠高時(shí),可使高分子材料表面由于電子轉(zhuǎn)移,而產(chǎn)生大分子離子。
在低溫等離子體中的電磁輻射波長范圍較寬,其中高能量的真空紫外線,通過光電離作用使高分子電離,而可見光和紅外光卻不能產(chǎn)生化學(xué)作用,后者被材料吸收轉(zhuǎn)化為熱能,對其他化學(xué)反應(yīng)起著促進(jìn)作用。
對等離子清洗機(jī)處理過的高分子材料所進(jìn)行的ESCA譜的分析結(jié)果表明：離子和激發(fā)態(tài)原子或分子與高分子材料表面作用,是一直接能量轉(zhuǎn)移過程,其作用深度可達(dá)幾個(gè)單分子層。而輻射線在聚合物中的能量轉(zhuǎn)移具有長程效應(yīng),可深入到幾個(gè)拜。由于上述各種作用和氣體種類與高分子材料本身結(jié)構(gòu)的不同,在高分子材料表面產(chǎn)生了數(shù)量可觀的自由基和離子,并發(fā)生碎片化、異構(gòu)化和交聯(lián)以及引入官能團(tuán)等反應(yīng)。
等離子清洗機(jī)對高分子材料表面發(fā)生反應(yīng)的機(jī)理,可以分為三步
第一步氣體中的少數(shù)自由電子撞擊空間中的其它分子,即可以是電場中的氣體分子,又可以是高分子材料表面的大分子鏈。被撞擊的分子同時(shí)接受到部分能量,成為激發(fā)態(tài)分子而具有活性。
第二步激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定,又分解成離子或保留其能量而停留于亞穩(wěn)態(tài)。
第三步自由基或離子在高分子表面反應(yīng)時(shí),有可能形成以下幾種情況形成致密的交聯(lián)層等離子體與存在的氣體或單體發(fā)生聚合反應(yīng),沉積在聚合物表面形成具有可設(shè)計(jì)性的涂層等離子體與表面自由基或離子發(fā)生反應(yīng)形成改性層。
等離子清洗機(jī)處理材料表面通常采用輝光放電產(chǎn)生低溫等離子體，利用O2，N2等氣體的低氣壓輝光放電等離子體進(jìn)行表面反應(yīng),參與表面反應(yīng)的有激發(fā)態(tài)的原子和分子、自由基和離子,也包括等離子體輻射紫外光的作用,通過表面反應(yīng)可在材料表面引入特定的宮能團(tuán),產(chǎn)生表面侵蝕,形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)層或生成表面自由基,往往是某種作用為主,幾種作用并存。24377