冷等離子體改性處理木材對其表面性能的影響

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-08-24

中國的木材產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史悠久，家具行業(yè)的發(fā)展離不開木材產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)力助推。由于樹種和結(jié)構(gòu)的特殊性，木材表面的化學(xué)特性和物理特性不同尋常，直接影響了木材后期加工的涂飾功能。因此，對木材表面進(jìn)行改性處理非常必要。

隨著社會進(jìn)步，環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，人們的環(huán)保意識也逐漸加強(qiáng)，世界各地有越來越多的塑料制品被木制品替代?？紤]到木材表面不易涂飾、防腐性能較差等特點(diǎn)，等離子體改善木材表面性能從眾多改性技術(shù)中脫穎而出，相較于化學(xué)試劑，有綠色環(huán)保無污染和不破壞材料本身性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。

木材屬于天然高分子聚合物，不僅有化學(xué)和物理特征，還有生物學(xué)特征，是一種不均勻的各向異性材料，其化學(xué)組成和表面結(jié)構(gòu)影響膠合性能、表面自由能、韌性、強(qiáng)度、耐久性、濕潤性等。

增強(qiáng)木材表面膠合性能的關(guān)鍵是增強(qiáng)木材表面的濕潤性。采用低溫冷等離子體需要昂貴的真空系統(tǒng)，對實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高，而采用大氣常壓等離子體處理，不僅操作簡單，還節(jié)約成本。各種研究表明，等離子體處理木材表面會增強(qiáng)其表面自由能和親水性。

等離子體處理木材表面后，親水性的增強(qiáng)一般可以用極性部分增加來解釋，通過X射線光電子能譜技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，木材表面的極性部分增加是由于其氧碳原子比的增加。另外，等離子體處理木材表面后會使其變得更加粗糙，主要是因?yàn)榈入x子體中的高能粒子與木材表面作用時(shí)，會使表面的一些化學(xué)鍵斷裂，部分形成新鍵并脫去小分子碎片，從而發(fā)生蝕刻，使其表面粗糙化、濕潤性改變。

等離子體處理對木材表面時(shí)效性的影響

隨著時(shí)間的延長，等離子體改性木材表面的時(shí)效性有明顯的下降。時(shí)效性產(chǎn)生的機(jī)制較為復(fù)雜，木材表面經(jīng)過等離子體處理后，由于高能粒子的轟擊引入了極性基團(tuán)，表面親水性增強(qiáng)。

等離子體處理木材表面基本是通過兩種機(jī)制進(jìn)行的：（1）主要作用機(jī)制是在其表面插入極性基團(tuán)實(shí)現(xiàn)表面功能化和活化；（2）等離子體能促進(jìn)大量自由基形成和其他可能發(fā)生反應(yīng)的高度不穩(wěn)定物質(zhì)形成，暴露在空氣中時(shí)促進(jìn)了表面和水蒸氣的反應(yīng)，重要的是，等離子體處理不是穩(wěn)定和永久性的，這是因?yàn)榈入x子體產(chǎn)生的物質(zhì)是高度不穩(wěn)定的，導(dǎo)致部分恢復(fù)疏水。

影響等離子體處理木材表面時(shí)效性的主要因素包括等離子體的處理時(shí)間、處理功率、木材種類以及環(huán)境因素等。處理時(shí)間和處理功率不同會導(dǎo)致其濕潤性不同，而木材種類不同意味著材料結(jié)構(gòu)不同，用等離子體處理后，木材表面的交聯(lián)程度有明顯差異，分子鏈的結(jié)構(gòu)也不同，所以處理后其親水性也不同。將處理后的木材置于環(huán)境中，隨著時(shí)間的延長，時(shí)效性會受到影響。

冷等離子體表面改性技術(shù)的研究覆蓋面較廣，應(yīng)用也越來越廣泛。冷等離子體處理改性木材表面，不僅改變了木材表面的物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)，還改變了木材的機(jī)械性能。