等离子表面处理提高氟橡胶粘合性能

氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上接有氟原子的一种合成高分子弹性体。该类新型高分子材料具有耐热、耐油、耐强氧化剂等特性,并具有良好的物理机械性能,成为现代工业尤其是高技术领域中不可缺少和替代的基础材料,广泛应用于国防、军工、航空航天、汽车、石油化工等诸多领域。目前世界氟橡胶产量以上用于汽车工业,一。
氟橡胶所具有的一系列特殊性能都是由结构中的氟原子给予的。首先,氟元素是己知化学元素中电负性最强的元素,氧化程度高,其聚合物不易被氧化分解。其二,氟原子半径为0.64A,几乎是C-C键原子间距的一半,因此氟原子能紧密排列在碳原子的周围,形成了对C-C键的屏障,保证了C-C键的化学惰性,不易受侵蚀。第三,F-C键的键能极高,并且由于氟原子的存在使C-C键能增加,从而提高了氟有机物的化学稳定性。由于这些分子上结构的特点,使氟橡胶分子处于非常稳定的状态,不受热和活泼化学物的侵袭,这就是氟原子赋予氟橡胶很高的热稳定性、化学稳定性和抗氧化性。
由于氟橡胶优异的性能,应用领域不断拓展,制品类型越来越多,主要制品有各种密封材料,胶管、胶带、胶布、绝缘材料等。
虽然氟橡胶的特异分子结构使得其具有很多优良的性能,但是同时也就是这种结构给其带来了一些性能上的缺陷,如粘接性能差。氟橡胶是低极性材料,表面能低,浸润性差。因此,当氟橡胶与其他材料粘接时,易出现界面粘结困难、容易剥离等问题。例如其表面上的油墨、涂料、镀膜极易脱落,应用于生物医用材料领域时的生物相容性不好。解决这类问题的出路之一便是对其表面进行改性,提高其表面能,以提高其浸润性。其中等离子处理便是一种高效又环保的方式。
通过等离子处理可以有效提高氟橡胶的表面能
经过等离子处理的橡胶表面能有大幅提高，对硫化橡胶与硫化橡胶、硫化橡胶与金属之间的粘合都有一定的促进作用。这是因为等离子体处理是将材料暴露在非聚合性气体的等离子体中，利用等离子体轰击材料表面，引起高分子材料表面结构的许多变化，从而对高分子材料进行表面改性。等离子体粒子的能量一般为几到几十个电子伏特（eV），而氟橡胶中常见的化学键键能C-H为4.3eV、C-F为4.4eV、C-C为3.4eV，由此可见，等离子体中绝大多数粒子能量都略高于这些化学键的键能，这表明等离子体是有足够的能量引起橡胶表面的化学键断裂并重新组合的。等离子体处理橡胶表面利用的是空气中的氧气电离产生氧等离子体，氧等离子体中大量的O+、O-、O2+、O2-、O、O3、臭氧离子、亚稳态O2和自由电子等粒子与橡胶表面发生物理和化学作用，在氟橡胶表面产生大量的极性基团，使碳原子从C-H、C-F结合变为羰基、羟基和羧基等，从而增加表面能量，改变表面的化学特性，增强表面附着力、粘接力。
通过等离子表面处理能有效提高氟橡胶表面能，可增加氟橡胶表面的可浸润性，有助于改善氟橡胶粘合性能。24743