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等離子清洗機(jī)處理樣品后的時(shí)效性
等 離 子 體 表 面 處 理 時(shí) 效 性 的 討 論
等離子體改性后的材料表面微觀形貌及性能會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生衰減，具有一定的時(shí)效性。
關(guān)于時(shí)效性的產(chǎn)生原理，認(rèn)為可以用兩個(gè)模型來解釋時(shí)效性產(chǎn)生的原因，分別是極性基團(tuán)翻轉(zhuǎn)模型和等離子體清理模型。前提是等離子體處理后在材料表面引入大量極性基團(tuán)，而這些極性基團(tuán)不穩(wěn)定性，隨時(shí)間的推移會(huì)使材料內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致表面極基團(tuán)數(shù)減少，產(chǎn)生時(shí)效性；后者主要是針對(duì)表面沒有極性基團(tuán)的材料，等離子體處理主要是對(duì)材料表面進(jìn)行“去污"，從而起到提高表面能，改善材料表面性能，但隨著時(shí)間的推移，材料表面會(huì)被重新“污染"，表面性能降低。
還有人認(rèn)為高分子材料性能的改變是由材料界面能的改變所引起的，而界面能的改變又是由材料分子鏈的易變性導(dǎo)致化學(xué)結(jié)構(gòu)改變引起的。此外時(shí)效性的產(chǎn)生歸因于等離子體作用于材料表面的高分子鏈，使之斷裂成無數(shù)小分子鏈，而小分子鏈具有不穩(wěn)定性易被氧化，隨著時(shí)間的延長會(huì)不斷向材料內(nèi)部遷移，產(chǎn)生時(shí)效性，導(dǎo)致等離子體改性效果變差。
影響等離子體處理時(shí)效性的因素除了材料本身的組成、結(jié)構(gòu)外，還有工藝參數(shù)以及貯存環(huán)境。材料結(jié)構(gòu)直接影響等離子體處理后表面分子鏈的運(yùn)動(dòng)方向及翻轉(zhuǎn)程度，進(jìn)而影響材料表面交聯(lián)程度，表現(xiàn)為表面改性的時(shí)效性差異；不同氣氛的等離子體以及不同長短的等離子體處理時(shí)間都會(huì)直接影響等離子體處理后表面引入極性基團(tuán)的種類以及數(shù)量，時(shí)效性也會(huì)有所不同。貯存環(huán)境則直接影響等離子體處理后的改性面，進(jìn)而影響時(shí)效性。
01
EDUCATION
氣氛對(duì)時(shí)效性的影響
等離子體處理材料表面時(shí)，高能等離子體氣流會(huì)使Ｃ－Ｃ鍵及Ｃ－Ｈ鍵發(fā)生斷裂，形成不穩(wěn)定的 自由基，這些自由基在被氧氣等離子體、氮?dú)獾入x子體處理時(shí)會(huì)與氧、氮元素結(jié)合，形成含氧、 含氮極性官能團(tuán)，其中ＮＨ鍵具有親水性，其穩(wěn)定性弱于Ｃ＝０等含氧化學(xué)鍵。
因此，相較于含氧化學(xué)基團(tuán)，含氮基團(tuán)隨時(shí)間變化更明顯，時(shí)效性也不及氧等離子體好。空氣中 含有氧氣及氮?dú)猓摎夥盏入x子體在對(duì)材料表面進(jìn)行處理時(shí)可同時(shí)引入含氧及含氮基團(tuán)，因而時(shí) 效性介于氮?dú)獾入x子體和氧氣等離子體之間。
02
EDUCATION
環(huán)境對(duì)時(shí)效性的影響
等離子體處理后，樣品表面以穩(wěn)定的高能亞穩(wěn)態(tài)存在于材料表面，這種不穩(wěn)定的高能狀態(tài)易釋放能量，從而使材料表面性能減弱，并且當(dāng)?shù)入x子體活化處理后的材料表面暴露在空氣中后，會(huì)吸 附空氣中的小分子，導(dǎo)致材料表面能下降，材料吸收了水分后，表面聚合物各分子鏈之間的空間會(huì)變大，有利于分子鏈的流動(dòng)性，使得自由基體積增大，極性基團(tuán)很容易在材料表面進(jìn)行重排。 溫度的大小更是影響著材料表面粒子能量大小及材料內(nèi)部粒子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，材料表面的粒子 性能及數(shù)量直接影響材料的性能及使用范圍。由此可見，環(huán)境因素對(duì)于木塑復(fù)合材料等離子體處 理時(shí)效性的影響不容忽視。
03
EDUCATION
溫度對(duì)時(shí)效性的影響
由于材料表面不穩(wěn)定的高能態(tài)含氧基團(tuán)的向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致材料表面極性減小，與膠黏劑間的鍵合 減弱，膠接強(qiáng)度降低。與置于較低溫度環(huán)境下的試樣相比，置于高溫環(huán)境下試樣的膠接強(qiáng)度降低 幅度略大，這是由于等離子體處理會(huì)在材料表面產(chǎn)生不穩(wěn)定的極性基團(tuán)，當(dāng)其置于高溫環(huán)境下， 由于能量傳遞作用，高溫環(huán)境會(huì)傳遞給這些不穩(wěn)定的基團(tuán)以能量，使其動(dòng)能增加，加速其不斷向 材料內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，材料表面的極性基團(tuán)數(shù)量減小更多，表面極性降低幅度更大，膠接強(qiáng)度也降幅更 大。由此可見，溫度影響著等離子體處理材料的時(shí)效性，并且溫度越低，等離子體表面處理的時(shí) 效性越小。
等離子處理溫度對(duì)樣品表面的影響
結(jié)論
射頻等離子體分別從物理和化學(xué)兩個(gè)層面改性材料表面，通過對(duì)材料表面產(chǎn)生刻蝕作用，改變 材料表面的粗糙度，和可在表面引入極性官能團(tuán)，增加材料表面的基團(tuán)數(shù)目，改善材料表面的 極性，提高材料表面潤濕性。