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硅膠等離子表面處理機(jī)提高粘接性原理

Sep. 15, 2023

硅膠是一種典型的多孔無(wú)機(jī)吸附材料和載體,其分子式為:mSiO2·nH2O。因結(jié)構(gòu)由Si-O四面體相互堆積形成硅膠的基本骨架,故其具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)及較大比表面積,且機(jī)械強(qiáng)度高,在合成應(yīng)用及改性過(guò)程中物理性質(zhì)穩(wěn)定?;瘜W(xué)式中的H2O主要以羥基(-OH)形式和硅原子相連形成硅羥基(Si-OH)而覆蓋于硅膠表面,是強(qiáng)吸附位點(diǎn)并易于修飾,使硅膠表面有很高的化學(xué)活性,利于改性,且硅膠除氫氟酸外不易受酸性溶液侵蝕,化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定。但非極性的硅膠表面由于沒(méi)有能發(fā)生反應(yīng)的活性極性基團(tuán),導(dǎo)致其難以與其它材料進(jìn)行有效粘接,成為粘接技術(shù)中的一個(gè)難題。因此,越來(lái)越多的科研人員對(duì)硅膠基體進(jìn)行改性,在基體表面引入極性基團(tuán),從而改善硅膠表面的潤(rùn)濕性能和粘接性能。

目前,硅膠通常通過(guò)表面涂刷處理劑的方式,增加硅膠表面的附著力,從而提高硅膠表面的粘合性,但是處理劑中含有苯、酮類(lèi)易揮發(fā)性有機(jī)溶劑,對(duì)人體和環(huán)境危害很大;另外在產(chǎn)品制造過(guò)程中不方便將硅膠翻面,需要進(jìn)入二次流水線進(jìn)行產(chǎn)品的雙面處理,工作效率低下。

等離子處理技術(shù)能使硅膠表面產(chǎn)生活性基團(tuán),能夠快速、高效地改善硅膠表面親水性,具有效率高、效果顯著等優(yōu)勢(shì)。等離子表面處理機(jī)不需要溶劑、對(duì)大氣環(huán)境也沒(méi)有有害影響,對(duì)形狀復(fù)雜的基材也能很好處理。

硅膠等離子表面處理機(jī)提高粘接性原理

等離子體,1879年首次用來(lái)描述除固體、液體、氣體三態(tài)外物質(zhì)存在的第四種狀態(tài),主要是分子、原子及其被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子所組成的氣態(tài)物質(zhì)。高分子材料在經(jīng)過(guò)等離子體改性后,材料表面會(huì)生成自由基團(tuán),這些基團(tuán)繼續(xù)參加反應(yīng),能在表面導(dǎo)入各種官能團(tuán),從而改變材料表面疏親水性和表面張力,增強(qiáng)材料的黏結(jié)性以及生物相容性,如今大量應(yīng)用在包括微電子工業(yè)、生物醫(yī)用材料、納米刻蝕等領(lǐng)域。

圖1-1為O2等離子體對(duì)硅膠表面改性的原理圖。由于氧氣或空氣氛圍的等離子體中含有大量的O+、O-、O2-、O3,臭氧離子,自由電子等粒子與硅膠表面發(fā)生很多不同類(lèi)型的反應(yīng),包括物理或化學(xué)反應(yīng),從而在硅橡膠表面引入大量含氧極性基團(tuán),當(dāng)極性基團(tuán)與空氣接觸,在表面都會(huì)形成親水基團(tuán),改善表面親水性;并產(chǎn)生表面侵蝕,形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)層及刻蝕作用等。

硅膠等離子表面處理機(jī)提高粘接性原理

圖1-1 O2等離子體對(duì)硅膠表面改性的原理圖

綜上所述:成型的硅膠表面沒(méi)有活性的極性基團(tuán),因而難以粘接其它物質(zhì)。通過(guò)等離子表面處理機(jī)通入氧氣并對(duì)硅膠表面放電,使其表面發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng),在表面產(chǎn)生親水的極性基團(tuán),能與其他物質(zhì)相互作用,從而產(chǎn)生良好的粘接。

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