6up扑克之星亚洲版

新聞中心News

聯係我們Contact us

蘇州6up扑克之星亚洲版電子科技有限公司
聯係人:朱先生
手 機:13584967268
郵 箱:sam.zhu@hbjieni.com
網 址:www.hbjieni.com
地 址:昆山市周市鎮長興東路268號
郵 編:215300

新聞中心

您的當前位置: 首 頁 >> 新聞資訊 >> 行業新聞

難粘塑料外表低溫等離子處理研討開展

發布日期:2020-08-06 00:00 來源: 點擊:

難粘塑料外表低溫等離子處理研討開展


    摘  要:剖析了難粘塑料(如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和全氟乙丙烯等)難粘的原因,評論了難粘,塑料外表處理的途徑,以及低溫等離子體對其外表處理的原理,分別從反響型等離子體和非反響型等離子體兩方麵臨其研討現狀進行了介紹,並對等離子體外表處理的開展前景進行了展望。    
    難粘塑料首要是指聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烴和聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙丙烯(FEP)等含氟類塑料。這類塑料通常具有其它高分子資料所不具有的優點,如PE等聚烯烴類塑料本錢低廉、功能優秀,易於加工成各種型材,所以被廣泛地使用於日常日子中;而PTFE俗稱塑料王,是綜合功能十分優秀的塑料,有極好的耐熱、耐寒和耐化學腐蝕性,被廣泛使用於電子職業及一些尖端領域。可是,因為難粘塑料外表呈化學慵懶,若不經特殊的外表處理很難用通用膠粘劑進行粘接。
    1  難粘的原因
    1.1    外表能低和潮濕才能差    
    任何資料外表與膠粘劑之間構成粘接狀況的基本條件是必須構成熱力學的黏附狀況。它取決於資料外表與膠粘劑之間的潮濕程度(觸摸角θ)、被粘資料外表張力(yl)、膠粘劑外表張力(yL)及被粘資料與膠粘劑間的外表張力,其關係可用Young公式表示r”(yS=TSL+TLCOSθ);熱力學黏附功(W)與外表張力的關係為W=TS+TL-TSL=TL(1+COSθ)。由此可知潮濕性是粘接的首要條件,而難粘塑料的外表能都比較低,因而其潮濕才能都較差。表1是幾種難粘塑料的外表特征數據。


    由表1可知:水對難粘塑料的觸摸角都比較大,外表張力小,接著能低,所以潮濕才能差,粘接才能也差。
    1.2    結晶度高   
    難粘塑料分子鏈結構規整,結晶度較高,化學安穩性好,它們的溶脹和溶解都比非結晶高分子困難,當與溶劑型膠粘劑粘接時,很難發生高聚物分子鏈的分散和彼此纏結,不能構成很強的黏附力。
    1.3分子鏈呈非極性
    PE分子鏈不帶任何極性基團,對錯極性高分子;PP分子結構單元中有-CH3,但-CH3對錯常弱的極性基團,所以PP基本上歸於非極性高分子;PTFE等氟塑料,因結構高度對稱,也屬非極性高分子。膠粘劑吸附在這些難粘塑料外表隻能構成較弱的色散力,而短少取向力和誘導力,因而黏附功能較差。
    1.3    存在較弱的邊界層
    難粘塑料難粘除了結構上的原因外;還在於資料外表存在弱的邊界層。這種弱的邊界層來自聚合物自身的低分子成分,聚合加工進程中所參加的各種助劑,以及加工和儲運進程中所帶人的雜質等。這類小分子物質極簡單析出、聚集於塑料外表,構成強度很低的單薄界麵層,這種弱邊界層的存在大大下降了塑料的粘接強度。
    2  難粘塑料外表處理的途徑
    現在,進步難粘塑料的粘接功能首要通過對資料外表進行處理和研討開發新式膠粘劑來完成。其間對難粘塑料外表進行處理首要有以下幾種途徑:①在難粘塑料外表的分子鏈上導人極性基團;②進步資料的外表能;③進步製品外表的粗糙度;④下降或消除製品外表的弱界麵層。難粘塑料的外表處理辦法有化學處理法、高溫熔融法、氣體熱氧化法、輻射接枝法、ArF激光法及低溫等離子體法等,其間低溫等離子體法是近年來開展較快的資料外表處理辦法。
    3  等離子體外表處理的研討現狀
    3.1    等離子體的特征
    等離子體是由電子、正離子和中性粒子(包含所有不帶電的粒子,如原子、分子和原子團等)所組成,對外界呈電中性的電離氣體。等離子體被稱為除固態、液態和氣態外,物質存在的第四態。實際上,在熱力學溫度不為零的任何氣體中,都有必定量的原子會發生電離。但隻有當大量的原子發生電離,且帶電粒子密度足夠大時,才會對其性質發生顯著影響。通常,將等離子體中的電子、正離子和中性粒子的密度假定為ne、ni和na,由等離子體對外呈電中性可知ne*ni。因而,能夠用電離度r/=n(ni+n。)來衡量等離子體的電離度。通常把r/<0.1%的電離氣體稱為弱電離氣體或低溫等離子體;r/>1%的電離氣體稱為強電離氣體或高溫等離子體;0.1%≤r≤1%的電離氣體稱為中溫等離子體。高溫等離子體首要使用於受控核聚變;中低溫等離子體用於切割、焊接、噴塗以及製作各種新式的電光源與顯示器等;低溫等離子體首要用於外表聚合和資料的外表改性等。
    3.2    低溫等離子體外表處理原理
    低溫等離子體是低氣壓放電(輝光、電暈、高頻和微波等)發生的電離氣體,在電場效果下,氣體中的自由電子從電場獲得能量成為高能量電子。這些高能量電子與氣體中的分子、原子磕碰,如果電子的能量大於分子或原子的激起能就會發生激起分子或激起原子自由基、離子和具有不同能量的輻射線,低溫等離子體中的活性粒子(能夠是化學活性氣體、慵懶氣體或金屬元素氣體)具有的能量一般都挨近或超越C-C鍵或其它含C鍵的鍵能(見表2)。通過離子炮擊或注入聚合物的外表,發生斷鍵或引進官能團,使外表活性化以到達改性的意圖。


    3.3  低溫等離子體外表處理的首要方式
    3.3.1  外表刻蝕
    在等離子體的效果下,資料外表的一些化學鍵發生開裂,構成小分子產品或被氧化成CO、CO:等,這些產品被抽氣進程抽走,使資料外表變得高低不平,粗糙度添加。
    3.3.2    外表活化
    在等離子體效果下,難粘塑料外表呈現部分活性原子、自由基和不飽和鍵,這些活性基團與等離子體中的活性粒子觸摸會反響生成新的活性基團。可是,帶有活性基團的資料會遭到氧的效果或分子鏈段運動的影響,使外表活性基團消失,因而經等離子體處理的資料外表活性具有必定的時效性。
    3.3.3    外表接枝
    在等離子體對資料外表改性中,因為等離子體中活性粒子對外表分子的效果,使外表分子鏈開裂發生新的自由基、雙鍵等活性基團,隨之發生外表交聯、接枝等反響。
    3.3.4外表聚合
    在運用有機氟、有機矽或有機金屬等作為等離子體活性氣體時,會在資料外表聚合發生一層沉積層,沉積層的存在有利於進步資料外表的粘接才能。在低溫等離子體對難粘塑料進行處理時,以上四種效果方式會一起呈現。因而,能夠依據低溫等離子體所運用的氣體,將其分為反響型低溫等離子體和非反響型低溫等離子。
    3.4        反響型低溫等離子體的外表處理
    反響型等離子體是指等離子體中的活性粒子能與難粘資料外表發生化學反響,然後引進大量的極性基團,使資料外表從非極性轉向極性,外表張力進步,可粘接性增強。此外,難粘資料外表在等離子體的高速衝擊下,分子鏈發生開裂交聯,使外表分子的相對分子質量增大,改進了弱邊界層的狀況,也對外表粘接功能的進步起到了積極效果”51。反響型等離子體活性氣體首要是02、H:、NH3、C02、H20、S02、H√H20、空氣、甘油蒸汽和乙醇蒸汽等。
    通過低溫等離子體處理的資料外表活性顯著進步,促進外表粘接性進步,具有更大的剝離強度。研討了介電阻片放電外表處理對PE/PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)薄膜及非織態PE醫用包裝資料粘接功能的影響。經放電處理過的試樣外表通過XPS(X射線光電子光譜法)、觸摸角及剝離強度的測試發現:即使幾秒鍾的介電放電也會對PE/PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)的外表功能有顯著的改進效果。將PE、PP樣片放人(2—3)X104V的電場中放電2h,使樣片外表被空氣中的氧氣部分氧化[如式(1)所示],並與高溫處理、鉻酸液處理辦法進行了對比,發現低溫0:等離子體外表處理後的聚烯烴資料粘接功能較好。

    難粘塑料外表滋潤性的改進程度與聚合物和活性粒子的反響機理,以及活性粒子在聚合物中的貫穿才能有關。用低溫等離子體對PE薄膜進行處理,發現等離子體處理能夠有效改進PE的滋潤性。此外,聚烯烴資料外表性質的改進狀況與等離子體的密度有關,等離子體能量密度越大,其外表氧化程度越好。一起,恰當下降氣體壓力,選用低壓處理,也能夠使其外表氧化加劇。
    選用低溫等離子體、輻射接枝、電暈和輝光放電以及氧化法對超高相對分子質量聚乙烯(UHMPE)纖維外表進行處理,成果發現:①通過等離子的,UV輻射使纖維在紡絲進程中外表構成的弱結合層交聯,然後進步了PE外表的內聚強度;②等離子處理在纖維外表構成了多種活性基團(女H-C-OH、—CO-、-COOH和-COO-等),有利於纖維與基體樹脂的化學結合;③處理後纖維的外表能進步,有利於基體樹脂對纖維的滋潤;④處理後纖維外表構成溝槽,外表粗糙度添加,有利於膠粘劑的錨接效果。等離子體處理後UHMPE纖維/環氧複合資料的單絲撥出強度由0.54MPa進步到2.04MPa,層間剪切強度由8MPa進步到31MPa。    
    此外,低溫等離子體處理難粘資料外表粘接性進步程度與資料和等離子體噴口間隔、處理時刻和資料厚度有關。用等離子體對低密度聚乙烯(LDPE);外表進行改性,以進步其粘接功能。研討發現:當處理時刻較短時,LDPE薄膜外表會呈現一些極性基團,滋潤性改進;當處理時刻較長時,滋潤性進步並不顯著,可是LDPE外表會有輕微的磨蝕,外表粗糙度添加。D研討了線性高密度聚乙烯(HDPE)經02和NH3等離子體處理後的外表性質。未經處理的HDPE外表其外表能首要靠範德華力起效果,經等離子體處理5min後,HDPE外表就開始呈現氫鍵,這反映出02和NH3等離子體處理後發生酸性基團,經剖析以為這些基團首要含0—和氨基。Noeske[23]等為改進HDPE、PP等資料的粘接功能,在開放環境下以等離子體噴發處理器進行外表活化,活化後聚合物粘接強度大大進步。
    選用脈衝02等離子體對PTFE薄膜進行外表改性。研討發現:當PTFE置於02等離子體中,遭到等離子體中高能粒子(包含激起1態02*、激起2態02*、02、02+、0、0-、0+、03、04、05)的炮擊,粒子的能量足以使PTFE外表各碳鏈處於激起態,並使其開裂,發生許多自由基和不飽和中心。它們與氧等離子體中的0*自由基進行反響,在PTFE外表構成雙鍵,或許與外表碳鏈上的其它活性點交聯構成凝膠基質,其反響如式(2)所示。PTFE外表構成了交聯的網絡結構,大大進步其外表能。含氧基團的呈現也改動了外表的潮濕性,使其對水的滋潤才能進步,對進步薄膜的粘合性都起到重要效果。 


    粒子對難粘資料處理,效果是有差異的。選用NH3和N:等離子體對PTFE薄膜外表進行處理,然後進行外表接枝共聚,能夠顯著改進其與雙馬來酰亞胺的粘接性。而且處理時刻較短時,PTFE外表除氟效果較好,而且能夠在外表生成含氮官能團。可是兩種等離子體處理後的含氮官能團不同,NH,等離子體蝕刻效果比N:等離子體好。
等離子體處理與其它外表處理辦法相結合也有較好的外表改性效果。使用H2等離子體和丙烯酸化學接枝處理相結合的辦法,對PTFE薄膜進行外表改性。研討發現:PTFE薄膜經氫等離子體處理後,薄膜外表的C-F鍵發生開裂,構成了C-C鍵、C-H鍵和C-O鍵,增強了外表活性和親水性;再經丙烯酸化學接枝處理,強親水性的丙烯酸基被接枝到PTFE·外表,使得PTFE薄膜獲得了傑出的外表滋潤性。由表4可知:PTFE外表經等離子體處理後,碳元素和氧元素的含量大幅度添加,而氟元素的量則相應減少,並跟著處理溫度的升高,這種趨勢變得愈加顯著。經等離子體處理後的外表具有傑出的滋潤性,再經化學處理後,其滋潤性進一步增強。

    低溫等離子體外表改性總是一起伴跟著沉積和刻蝕進程,特別是在反響功率較大時,被處理資料外表易遭到過強的炮擊,會引起外表發生一層與底層結合不良的焦化層,導致粘接件的強度下降。劉際偉等選用02等離子體對PTFE粘接件進行處理,,測試了壓剪粘接件和拉伸粘接件的粘接強度,剖析了氧等離子體處理前後PTFE的觸摸角變化狀況。研討發現:試樣處理前後外表的觸摸角由102~下降到74*,環氧膠粘劑在PTFE外表能得到較好的潮濕,然後有效地將粘接件的壓剪強度成倍地進步。可是,研討也發現跟著處理時刻的延長,粘接件的粘接強度並沒有繼續添加,而是呈現必定程度的下降,這是PTFE外表遭到了過分的炮擊所構成的。
    現在,國外使用最新等離子設備進行PTFE的外表處理,已取得了傑出成效pq。關於純的PTFE試樣,處理15s後,粘接強度達最大值3.5N/mm2,比處理前(0.25N/mm2)進步14倍;在設備上(氣流為N2)處理50s時,到達最大值5.95N/mm2,這兩種實驗是在試樣與離子源間隔為2cm時進行的。而當試樣與離子源間隔為0時,在Planartron設備上隻需5s,粘接強度就可到達最大值5N/mm2。關於填充有25%玻璃纖維的PTFE試樣,在設備上(氣流為0:)處理5 min後,粘接強度由0.8N/mm2進步到2.8N/mm2;在設備上(氣流為N2)處理5min後,粘接強度可達6N/mm2。
    低溫等離子體在聚合物外表改性中的使用效果十分好,可是我國在這方麵的研討及使用仍停留在較低的水平,其製約因素之一就是等離子源的約束,特別是在真空下才能進行,在工業化中既不經濟也不高效,因而大大約束了這一技能的推行使用。現在,中科院等離子物理研討所構成的力於大氣壓下的等離子接連放電設備的研討,可望為各類低溫等離子體使用供給優秀可靠的等離子源。
    3.5  非反響型低溫等離子體外表處理
    非反響型等離子體是指參加等離子體中的活性粒子是慵懶氣體或金屬元素,首要是N2、Ar、He以及銅、鎳等金屬離子。慵懶氣體的炮擊能夠改動資料的外表結構,引起外表的交聯和蝕刻效果,構成外表物理變化,然後顯著地改進聚合物外表的觸摸角和外表能,進步難粘資料的粘接功能。金屬離子注入則起到外表摻雜效果,除了為進步聚合物的抗磨損性和抗腐蝕性時金屬離子注入的劑量很高外,一般金屬離子注入量對錯常少的。一起,也因為金屬離子注入進程所需時刻較長,約束了其在工業生產中的使用。
    等離子體進步難粘資料外表粗糙度和滋潤功才能與等離子體放電能量大小、曝光時刻長短以及等離子類型有關,選用Ar、02、N2和C02等離子體對LDPE薄膜外表進行改性。研討發現:等離子體進步LDPE外表粗糙度和滋潤功才能與等離子體放電能量大小、曝光時刻長短以及等離子類型有關,比較發現Ar和N:非反響型等離子體改性效果優於02和CO:反響型等離子體。通過進一步對Ar和02等離子體進行研討m,選用不同放電功率/曝光時刻進行對比。成果發現:粘接功能的進步是因為LDPE外表引進羥基、羰基和羧基等活性基團,外表能增大,滋潤性進步;等離子體的炮擊和蝕刻添加了外表粗糙度,有助於進步膠粘劑的錨接效應。剖析以為缸等離子體比02等離子體的活性強,在炮擊進程中構成LDPE外表分子鏈開裂較多,外表活性更強,因而Ar等離子體對LDPE外表改性效果優於02等離子體。
    研討了不同等離子體(Ar、Ar/O:、Ar/H20蒸汽)對LDPE外表潮濕性、化學安穩性和外表蝕刻效果的影響。實驗成果表明:Ar等離子體處理後外表親水性進步(與水觸摸角約40*),外表稍有蝕刻;Ar/O2等離子體處理後外表親水性與蝕刻粗糙度進一步進步;Ar/H20蒸汽等離子體處理的LDPE發生強親水性外表(與水觸摸角<20),外表蝕刻損傷顯著。用Ar等離子體來處理UHMPE纖維,發現UHMPE纖維外表上發生微針孔,而這些微針孔通過在UHMPE纖維與樹脂間的機械交聯效果然後添加外表黏附性。
    使用低溫等離子體對纖維進行外表處理後,纖維外表層構成交聯結構或供給安穩存在的遊離基,這種狀況的外表會在空氣中起氧化反響,並使遊離基終究生成羥基、羧基等基團,改動纖維的潮濕功能,以此來進步纖維的親水功能。用不同等離子體在相同條件下(真空度13.3h,功率80W,放電10min)對聚丙烯纖維(PPF)外表進行改性。成果表明:盡管處理氣氛不同(如表5所示),但PPF外表除含有C-H和C=C鍵外,還引進了0、N元素,構成-OH、>C=0、-COOH、-NH2和-CONH:等活性基團,進步了PPF外表活性。因為外表元素的改動及基團的變化,使PPF外表的吸濕性由0.1%進步到0.7%。   

    研討了等離子體真空紫外光氧化處理的FEP與銅的粘接性。研討表明:FEP外表滋潤性和粗糙度均有進步,外表脫氟並呈現CF-O-CF2、CF2-O-CF2和CF-O-CF3等基團;跟著處理時刻延長,FEW銅粘接性進步,粘接失效發生在FEP外表附近,而不是FEW銅的觸摸麵。研討PTFE與鋁金屬間的黏附,先用Ar等離子體(頻率為40kHz,功率為35W,壓強為80h)對PTFE進行預處理,並暴露在大氣中約10min以發生氧化物和過氧化物,然後在其上進行丙烯酸脂甘油醇(即GMA)的接枝共聚合,再進行熱蒸騰鋁,成果使帶有GMA接枝共聚合物的PTFE與Al之間的黏附力是PTFE與A1間的22倍,是僅通過Ar等離子體預處理的PTFE與A1之間的3倍。在高壓(6。7X104h)下,用He和Ar等離子體真空紫外輻射對PTFE進行外表光刻蝕處理,外表氧原子含量添加,氟原子含量下降,然後使其水觸摸角由110下降到43


    低溫等離子體的帶電粒子易受外部電場、磁場和電磁場的影響,存在多種基元進程和等離子體與固體外表的彼此效果,具有共同的光、熱和電等物理性質。因而,影響工藝進程的因素也較多,參數範圍大,難於控製,重複性差。而且設備投資高,自動控製和接連生產的技能難度大,這些原因是阻礙低溫等離子體技能在工業化大生產中遍及和推行的重要原因。
    4  結  語
    難粘資料低溫等離子體外表處理有如下優點:
①改性僅發生在資料的外表層(10-~o~10-6m之間),不影響基體固有功能,且處理均勻性好;
②效果時刻短(幾秒到幾十秒),溫度低,效率高;
③對所處理的資料無嚴格要求,具有普遍適應性;
④不發生汙染,無需進行廢液、廢氣的處理,節省能源,下降本錢;
⑤工藝簡單,操作便利。
    低溫等離子體外表改性資料現在已廣泛使用於電子、機械、紡織、航天、印刷、環保和生物醫學等領域。然而,低溫等離子體外表改性理論還不完善,資料在等離子體處理進程中的反響雜亂,尤其是等離子體外表處理存在時效性差的問題。因而,低溫等離子體處理後的資料外表微觀安排結構的構成和演化機理;工藝參數的最優化規劃,新式處理設備的研發都將是今後研討的要點。信任跟著等離子體技能理論研討的深入,工藝和設備的開展和成熟,等離子體技能將有更廣泛的使用。

  等離子處理,等離子設備,等離子活化

相關標簽:等離子處理,等離子設備,等離子活化

在線客服
點擊谘詢