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等离子清洗机
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等离子清洗机表面改性机理

等离子清洗机是利用等离子体发生器产生低温等离子体来进行表面改性的一种设备,给物质施加高温或通过加速电子、加速离子等方式给物质提供能量, 中性的物质被电离成大量带电粒子 (电子、离子) 和中性粒子组成的混合状态称为等离子体。等离子体整体呈电中性, 它是除固态、液态、气态外的物质第四种状态。等离子体中粒子的能量一般约为几个至几十电子伏特,大于聚合物材料的结合键能,完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键;但远低于高能放射性射线,只涉及材料表面,不影响基体的性能。处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中,电子具有较高的能量,可以断裂材料表面分子的化学键,提高粒子的化学反应活性(大于热等离子体),而中性粒子的温度接近室温,这些优点为热敏性高分子聚合物表面改性提供了适宜的条件。

在所产生的等离子体中, 当电子温度与离子温度及气体温度相等时, 该等离子体称为平衡等离子体或高温等离子体;当电子温度远高于离子温度和气体温度时, 该等离子体为非平衡等离子体或低温等离子体。目前, 用于材料表面改性的主要是低温等离子体。

在材料表面改性中, 主要是利用低温等离子体轰击材料表面, 使材料表面分子的化学键被打开, 并与等离子体中的自由基结合, 在材料表面形成极性基团。由于表面增加了大量的极性基团, 从而能显著地提高材料表面的粘接性能、印刷性能、染色性能等。低温等离子体的能量一般为几到几十电子伏特 (电子0~20 eV, 离子0~2 eV, 亚稳态离子0~20 eV, 紫外光/可见光3~40 eV) , 而PTFE中C-F键键能为4.4 eV, C-C键键能为3.4 eV。由此可见, 低温等离子体的能量高于这些化学键的能量, 足以使PTFE表面的分子键断裂, 发生刻蚀、交联、接枝等一系列物理化学反应。

在低温等离子体表面处理过程中, 利用各种非聚合性气体 (Ar、He、O2、N2、H2O、空气等) 放电, 产生相应等离子体对PTFE表面进行活化和功能化是目前的研究热点。

按是否参加材料表面的化学反应, 等离子气体可分为反应性气体和非反应性气体。反应性等离子气体主要包括O2、N2等化学活性较强的气体, 它们在处理过程中参与反应, 可直接结合到聚合物分子链上, 改变材料表面的化学成分, 提高材料表面活性。非反应性等离子气体主要包括Ar、He等惰性气体, 惰性气体不直接参与材料表面的反应, 但它们的等离子体轰击材料表面后, 会产生大量大分子自由基, 这些自由基一方面可使材料表面形成致密的交联层, 另一方面可与空气中的氧气作用, 使氧结合到大分子链上, 在材料表面引入含氧官能团。以上就是等离子清洗机表面改性的机理,希望对你有所帮助。

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