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隨著社會的發(fā)展,高分子材料在生活中隨處可見,如橡膠、塑料以及合成纖維等.這些材料往往會與其他材料一起被制成復合材料后再應用到許多領域中,如包裝行業(yè)、建筑行業(yè)、汽車工業(yè)、紡織工業(yè)以及電子工業(yè)等,但在這些領域中,一些高分子材料需要粘接固定后再使用,以延長材料的使用壽命或防止脫落帶來損失.因此,高分子材料的粘接性能對于其應用而言是十分重要的.

高分子材料的粘接性能中最重要的一種是界面粘接,界面粘接是將兩種材料的表面通過物理或化學作用粘接在一起,其粘接強度取決于兩個表面之間的作用力,如共價鍵、范德華力以及疏水作用力等.在粘接兩種界面時,如果高分子表面的官能團與另一種材料表面上的基團發(fā)生了化學反應,生成新的共價鍵,就能使二者牢固結合,最典型的實例是用硅烷偶聯(lián)劑來增強高分子界面粘接.界面間范德華力的產(chǎn)生原因是兩個原子或分子的偶極子之間的相互作用,疏水作用力通常發(fā)生在兩個疏水表面之間,在兩個表面接觸時不會產(chǎn)生含水分子的間隙,水分子不會影響粘接表面.通常,用于水下粘接的高分子材料具有疏水的表面,這是為了避免粘接界面產(chǎn)生水合作用而影響粘接效果.此外,對于不同的高分子材料,其表面的潤濕程度、粗糙程度以及表面能也不同,這些因素都會影響粘接強度.當兩個表面不能直接粘接或者粘接強度很差時,就需要對材料表面進行改性,使其表面潤濕程度、粗糙程度以及表面能相近,因此,尋找合適的高分子材料表面改性方法來增強界面粘接是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。

高分子材料等離子處理

等離子體是一種準中性的電離氣體,由自由電子、離子、中性物質(zhì)和光子組成.當向氣體提供足夠的能量,從氣體分子中激發(fā)出至少一個電子時,產(chǎn)生等離子體.根據(jù)電離度的不同,等離子體可分為“熱”和“冷”兩種.熱等離子體接近熱力學平衡,其特點是具有高能量密度且重粒子與電子的溫度相等.相反,冷等離子體為非平衡態(tài),電子的溫度遠高于離子和中性粒子的溫度.對于冷等離子體,電子是主要的能量載體,它們通過與其他物質(zhì)(主要是中性物質(zhì))的碰撞來控制等離子體的化學反應.在化學反應中,冷等離子體中的高能電子可破壞高分子表面的化學鍵,活化高分子材料的表面,而熱等離子體由于其溫度較高,高分子材料表面會受到破壞.因此,采用冷等離子體法能制備更易黏合的聚合物表面、可偶聯(lián)的聚合物表面或涂層等。

用于材料表面處理的等離子體可分為兩大類:一類是利用氣體(Ar,O2,N2以及空氣等)產(chǎn)生與聚合物表面反應的等離子體,如O2等離子體可以使高分子表面羥基化;另一類是通過有機分子(如飽和或不飽和碳氫化合物)來產(chǎn)生等離子體,使材料表面可生長高分子薄膜.當然,對于增強界面粘接來說,最常用的還是常壓空氣等離子體處理的方法。

綜上所述：等離子體處理是由反應活性很大的等離子體產(chǎn)生的高能粒子與被粘接材料表面發(fā)生強烈相互 作用的一種表面處理方法。利用等離子態(tài)的物質(zhì)轟擊基材表面,通過表面分子氧化、接枝引入各種活性基團來改善高分子材料的潤濕性并提升黏附力。