天然乳膠等離子體表面處理改性原理
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：2023-09-21
天然膠乳一般是從巴西的橡膠樹(shù)等植物中汲取出來(lái)的液體，通過(guò)一系列的濃縮、提煉、干燥等方式得到高分子聚合物材料。
等離子體是由惰性氣體或活性氣體連續(xù)放電產(chǎn)生的含有粒子（例如自由電子、離子和自由基）的氣體混合物，等離子處理因其相對(duì)簡(jiǎn)單、清潔、無(wú)溶劑、快速且環(huán)保的過(guò)程而受到廣泛關(guān)注。可用于聚合物表面改性的等離子體通常被稱(chēng)為“低溫等離子體”，其特征在于與高度離子化的“熱等離子體”相比“較少離子化”。在表面等離子體處理中，離解惰性氣體（例如氧氣、氮?dú)夂蜌錃猓┎⑴c基材表面發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致表面產(chǎn)生羥基、羰基、羧基和過(guò)氧自由基等極性基團(tuán)，進(jìn)而改變其特性，例如潤(rùn)濕性、印刷性和附著力。當(dāng)聚合物暴露在非熱等離子體中時(shí)，聚合物表面將發(fā)生主要的競(jìng)爭(zhēng)性分子反應(yīng)包括蝕刻、等離子體功能化以及交聯(lián)。
用于聚合物改性的等離子體的輻射效應(yīng)限于表面，并且受等離子體影響的層的深度比受其他更具穿透性的輻射影響的層的深度小得，以及表面的強(qiáng)度通常比更具穿透性的輻射的強(qiáng)度強(qiáng)。因此，等離子體處理提供了一種改變聚合物表面性質(zhì)的理想方法。
天然乳膠等離子體表面處理改性原理
低溫等離子的輸出能量較高，如表1-1所示，天然膠乳的主要成分有C、H、O、N，所形成的能量鍵能相較于低溫等離子體的沖擊能量更低，如表2-2所示。低溫等離子體的能量沖擊會(huì)打斷乳膠原子之間的結(jié)合鍵能，破壞舊的結(jié)合能并產(chǎn)生新的結(jié)合鍵能，使材料的表面特性發(fā)生變化。
表 1-1 低溫等離子體的粒子能
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粒子類(lèi)型 |
能量 (e V) |
粒子類(lèi)型 |
能量 (e V) |
粒子類(lèi)型 |
能量 (e V) |
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電 子 |
0~20 |
離 子 |
0~2 |
紫外線 |
3~40 |
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亞穩(wěn)態(tài)粒子 |
0~20 |
激發(fā)態(tài)粒子 |
0~20 |
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表 2-2 常見(jiàn)化學(xué)鍵鍵能
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化學(xué)鍵 |
鍵能 (e V) |
化學(xué)鍵 |
鍵能 (e V) |
化學(xué)鍵 |
鍵能 (e V) |
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C-H |
4.3 |
C-C |
3.4 |
C-F |
4.4 |
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C-Cl |
3.4 |
C-N |
2.9 |
C=C |
8.4 |
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C=O |
8.0 |
C=N |
6.1 |
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低溫不會(huì)對(duì)膠乳的表面產(chǎn)生破壞和裂解，通過(guò)足夠的能量電離產(chǎn)生反應(yīng)物，將能量傳遞給天然膠乳的同時(shí)還發(fā)生了物理化學(xué)的反應(yīng)。
在表面過(guò)程中，經(jīng)過(guò)等離子體處理的材料引入了親水基團(tuán)-COOH、-OH，增加了材料的親水性能，同時(shí)引入含氮和氧的含量，增強(qiáng)了膠粒之間的粘合性能，并改善了乳膠膜的力學(xué)性能。
低溫等離子技術(shù)通過(guò)對(duì)膠乳表面的修飾處理促進(jìn)了天然膠乳膜的成型，相較于其他硫化工藝方法有很多優(yōu)點(diǎn)：①處理時(shí)間短，效率高；②膠乳處理后的表面氣孔較少，均勻性好；③反應(yīng)溫度不高，膠乳的表面不會(huì)出現(xiàn)灼燒現(xiàn)象；④表面修飾的同時(shí)膠乳自身的性能不會(huì)受到影響。等離子體能量的沖擊對(duì)膠乳表面修飾時(shí)會(huì)產(chǎn)生相互結(jié)合的鏈自由基，發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)在膠乳的表面產(chǎn)生薄薄的交聯(lián)層。
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