PP材料表面等离子处理对其亲水性的影响等离子体是在特定条件下,使气态物质发生部分电离而产生的一种近似电中性的混合物。一般来说,等离子体中包含了中性和激发态的原子或分子、自由基、电子或负离子、正离子和光子,人们通常把等离子体称作是继固态、液态、气态以外的第四种物质状态。随着等离子体技术的发展,其在高分子材料改性领域的应用越来越广泛。因为等离子体中含有一些高能粒子,含有的能量可以打断一些高分子材料的化学键,同时又不至于对材料产生强烈的破坏作用,因此广泛用来活化惰性的高分子材料,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)等。
这些惰性的高分子材料经过等离子体,尤其是低温等离子体的处理后,其表面性能显著提高,如表面润湿性、粘合性、染色性、印刷性、防静电性等等。而且,低温等离子体在对高分子材料进行处理的时候,对材料的作用深度只有其表面以下几十至数千埃,可以显著改善材料的表面性能,而不影响其本体结构,同时还具有处理效率高、成本低、环境友好的特点。
低温等离子体处理改性原理及对PP材料表面性能的影响
采用等离子体对聚丙烯表面进行改性处理,就是利用等离子清洗机将气体分子激活,产生自由基、电子或正负离子等粒子,通过这些粒子轰击材料表面,打破表面的化学键形成活性位,从而实现聚丙烯材料的活化,在这个过程中,等离子体的作用方式有如下几种:表面刻蚀、产生自由基、引入官能团产生交联或降解副反应。
等离子体处理后,除了亲水性外,聚丙烯材料表面的诸多性能也会显著改善,例如吸水率、粘合性、渗透性、疏水和耐刮擦性、光催化活性和细胞相容性等几个方面。经等离子体处理后,可以实现如下性能的改善:提高吸水率、增加粘合性提高薄膜渗透性、提高疏水性和耐刮擦性、提高光催化活性、细胞相容性等。
等离子体种类对PP聚丙烯亲水性的影响
很多气体可以在等离子体设备中对聚丙烯进行表面处理,显著提高其亲水性,包括空气、氧气、氮气、氨气、氩气等。这些气体在等离子体反应器中与电子、正离子和亚稳态物质的碰撞而被活化,随后轰击击聚丙烯材料的表面,通过在材料表面形成氧化物和氮化物显著提高聚丙烯的亲水性。所采用气体的类型不同,处理后聚丙烯材料表面的亲水性也有显著差异。
亲水改性的时效性
当PP聚丙烯被等离子体处理后,表面亲水性、粘结性、生物相容性会得到改善, 但是随着材料放置时间的延长,其表面性能存在慢慢退化的现象,往往很难持久保持最初的性能。
以低温等离子体处理技术对PP聚丙烯进行表面处理,具有操作简便、环境友好、效 率高的特点,而且这种技术在材料表面的作用深度仅数十纳米,只改善PP聚丙烯表面特性而不破坏基体性能,可以实现材料表面形貌与官能团同步优化的目的。PP材料表面等离子处理对其亲水性的影响00224294