天然乳膠等離子體表面處理改性原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-09-21

天然膠乳一般是從巴西的橡膠樹等植物中汲取出來的液體，通過一系列的濃縮、提煉、干燥等方式得到高分子聚合物材料。

等離子體是由惰性氣體或活性氣體連續(xù)放電產(chǎn)生的含有粒子（例如自由電子、離子和自由基）的氣體混合物，等離子處理因其相對簡單、清潔、無溶劑、快速且環(huán)保的過程而受到廣泛關注。可用于聚合物表面改性的等離子體通常被稱為“低溫等離子體”，其特征在于與高度離子化的“熱等離子體”相比“較少離子化”。在表面等離子體處理中，離解惰性氣體（例如氧氣、氮氣和氫氣）并與基材表面發(fā)生反應導致表面產(chǎn)生羥基、羰基、羧基和過氧自由基等極性基團，進而改變其特性，例如潤濕性、印刷性和附著力。當聚合物暴露在非熱等離子體中時，聚合物表面將發(fā)生主要的競爭性分子反應包括蝕刻、等離子體功能化以及交聯(lián)。

用于聚合物改性的等離子體的輻射效應限于表面，并且受等離子體影響的層的深度比受其他更具穿透性的輻射影響的層的深度小得，以及表面的強度通常比更具穿透性的輻射的強度強。因此，等離子體處理提供了一種改變聚合物表面性質的理想方法。

天然乳膠等離子體表面處理改性原理

低溫等離子的輸出能量較高，如表1-1所示，天然膠乳的主要成分有C、H、O、N，所形成的能量鍵能相較于低溫等離子體的沖擊能量更低，如表2-2所示。低溫等離子體的能量沖擊會打斷乳膠原子之間的結合鍵能，破壞舊的結合能并產(chǎn)生新的結合鍵能，使材料的表面特性發(fā)生變化。

表 1-1 低溫等離子體的粒子能

粒子類型	能量 (e V)	粒子類型	能量 (e V)	粒子類型	能量 (e V)
電子	0~20	離子	0~2	紫外線	3~40
亞穩(wěn)態(tài)粒子	0~20	激發(fā)態(tài)粒子	0~20

表 2-2 常見化學鍵鍵能

化學鍵	鍵能 (e V)	化學鍵	鍵能 (e V)	化學鍵	鍵能 (e V)
C-H	4.3	C-C	3.4	C-F	4.4
C-Cl	3.4	C-N	2.9	C=C	8.4
C=O	8.0	C=N	6.1

低溫不會對膠乳的表面產(chǎn)生破壞和裂解，通過足夠的能量電離產(chǎn)生反應物，將能量傳遞給天然膠乳的同時還發(fā)生了物理化學的反應。

在表面過程中，經(jīng)過等離子體處理的材料引入了親水基團-COOH、-OH，增加了材料的親水性能，同時引入含氮和氧的含量，增強了膠粒之間的粘合性能，并改善了乳膠膜的力學性能。

低溫等離子技術通過對膠乳表面的修飾處理促進了天然膠乳膜的成型，相較于其他硫化工藝方法有很多優(yōu)點：①處理時間短，效率高；②膠乳處理后的表面氣孔較少，均勻性好；③反應溫度不高，膠乳的表面不會出現(xiàn)灼燒現(xiàn)象；④表面修飾的同時膠乳自身的性能不會受到影響。等離子體能量的沖擊對膠乳表面修飾時會產(chǎn)生相互結合的鏈自由基，發(fā)生物理化學反應在膠乳的表面產(chǎn)生薄薄的交聯(lián)層。