橡胶是一种常见弹性高分子材料,具有优秀的机械性能,以及耐高温、耐油、耐腐蚀的特点,广泛应用于减振结构中。但橡胶因其表面能低、接触角大,粘接剂无法浸润,并存在弱边界层,造成其粘接困难,粘接强度低,影响了橡胶的使用范围。针对这种问题,工程上一般采用化学改性、机械改性和等离子体处理等方法进行表面处理,改变橡胶的表面形貌、物理结构、化学性能等,改善其粘接性能。等离子体处理是一种优秀的表面改性方法,广泛应用于各种材料的表面改性。其通过含有带电的正粒子和负粒子气体喷射被粘接面,其能量可通过辐射、中性粒子流和离子流的碰撞作用于被粘接面,从而产生自由基或与材料表面发生化学反应,同时,薄膜表面会发生刻蚀、聚合、交联等物理和化学变化。等离子体改性只对材料表面(通常从几至几百纳米)进行改性,并不影响材料本身的基体性能。
我们采用Ar、O2、空气3种气氛等离子处理橡胶试样表面,在相同处理功率和处理压强的条件下,改变处理时间,测试试样表面的静态接触角,表面能。图1是不同处理气氛下处理时间与橡胶表面接触角、表面能的关系。
等离子处理气氛与橡胶表面性能之间的关系
由图1可知,在一定功率及压强条件下,随着处理时间的增加,3种气氛LTP处理均可有效降低橡胶试样表面静态接触角,提高表面能,继续延长处理时间,接触角、表面能的变化趋势平缓,进一步延长处理时间,接触角小幅上升、表面能略有减小,说明等离子表面处理时间并不是越长越好,而是有相对理想的参数。这是因为低温等离子处理达到一定时间后,等离子体在材料表面引发的表面活性浓度趋于饱和,由于材料表面遵循能量平衡定律,部分表面活性基团会自发向能量较低的基体翻转,因此,材料表面能的提高是有限度的。
由图1可以看出:在相同的处理功率和气体压强下,Ar气氛处理对改善橡胶表面接触角和表面能的效果最明显,且空气气氛处理效果比O2气氛好。这是因为Ar是非聚合非反应性气体,其等离子体不能直接结合到橡胶材料...