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電暈等離子體處理的原理與分類
電暈是產(chǎn)生低溫等離子體的重要方法之一,電暈等離子體的本質(zhì)是由電子、激發(fā)態(tài)分子、激發(fā)態(tài)原子、自由基、電荷數(shù)相等的正負(fù)離子以及各種能量的光量子組成的復(fù)雜體系。在高壓電極與接地電極之間通過電暈放電電離空氣產(chǎn)生混合等離子體,在電場作用下加速打擊到電極之間的高分子材料表面,從而引起材料表面的物理和化學(xué)性能改變。
使用適當(dāng)功率的電暈放電處理聚合物,一方面會在聚合物表面產(chǎn)生物理刻蝕,使其表面的粗糙度增加;另一方面,使聚合物表面的分子鏈斷裂并降解,在表面形成有活性端基或者自由基的分子鏈狀態(tài),同時電暈空氣放電產(chǎn)生的臭氧在聚合物表面高濃度聚集,把表面分子變?yōu)檠趸?這樣就獲得了不同性能的聚合物表面。
電暈等離子體處理聚合物的方法是一大類,根據(jù)其電極、放電機(jī)制和氣體介質(zhì)的不同又可以分為若干類別。根據(jù)其電流特點可以分為直流電暈和脈沖(交流)電暈;根據(jù)起始電暈電極的極性,又可以把直流電暈分為正電暈與負(fù)電暈;根據(jù)電暈放電介質(zhì)的不同可以把處理方法分為惰性介質(zhì)電暈處理與反應(yīng)性氣體介質(zhì)電暈處理;使用反應(yīng)性氣體(如乙烯、丙烯等)介質(zhì),可以在聚合物表面接枝長度、形狀不同的分子鏈,從而賦予表面新的性能。
泡沫塑料具有良好的緩沖性能、熱導(dǎo)率低隔熱性能好、耐侯性好、耐老化好等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工業(yè),汽車電子及民用等各個方面。但是隨著聚乙烯泡沫塑料被應(yīng)用到越來越多的高性能泡沫膠帶產(chǎn)品和復(fù)合材料中去時,其表面處理的問題正在被越來越廣泛得關(guān)注。本文將討論聚乙烯泡沫塑料的電暈處理處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。
與傳統(tǒng)的濕態(tài)化學(xué)方法相比,電暈法成本低且可以在常溫度非液態(tài)環(huán)境下運行從而改變聚乙烯泡棉的表面性能。在近幾年,隨著電暈設(shè)備制造商的技術(shù)日趨成熟,電暈處理已經(jīng)成為聚乙烯泡沫塑料表面處理技術(shù)中被廣泛采用且十分有效的處理方法。
電暈處理是一種電擊處理,它利用高頻高電壓在被處理表面電暈放電使被處理表面發(fā)生變化從而改變表面性能。最新研究表明導(dǎo)致電暈處理后表面性能改變的因素主要有以下幾種化學(xué)變化化學(xué)變化中主要的作用是氧化作用,活化氧與聚合物表面分子反應(yīng)生成含氧官能團(tuán)從而大幅增加表面能提高粘接性能。其次是表面分子發(fā)生交聯(lián)限制部分分子的運動增加其分子量形成大分子量層,大分子量層一會將表面的薄弱界面層油脂,蠟類及低分子析出物破壞以起到清潔表面提高表面能的作用。物理變化表面形貌改變是提高表面能的主要原因。電暈放電是一種高能量粒子轟擊聚合物表面的過程,表面會形成微小的斑點,造成表面粗化以提高粘結(jié)效果。永久極化駐極體形成將聚乙烯置于強(qiáng)電場中時介電質(zhì)會誘導(dǎo)出電流,這個永久極化的駐極現(xiàn)象會使材料表面產(chǎn)生自粘性。由駐極體形成的表面電荷隨時間而衰減且在高溫下加快衰減,所以自粘強(qiáng)度會隨時間延長而減弱。
對于聚乙烯泡沫塑料的電暈表面處理來說,氧化作用及永久極化駐極體的效果會是主要效果。
電暈處理在聚乙烯泡沫塑料中的應(yīng)用
因為聚乙烯泡沫塑料的許多特性與薄膜有著非常大的差別,比如強(qiáng)度密度等性能。因此電暈技術(shù)在應(yīng)用到處理聚乙烯泡沫塑料表面時,會有一些與處理薄膜的不同之處。處理聚乙烯泡沫塑料電暈設(shè)備及工藝的選用與普通處理薄膜的電暈處理會有所不同。一般來說普通薄膜的處理功率需在10KV以上,而泡沫塑料的處理功率則只需在2KV左右便可完成。因為普通泡沫塑料的表面強(qiáng)度非常低,高功率的處理很容易將泡沫擊穿或燒焦。因此通常來說,電暈處理泡沫塑料的速度比較慢以保證處理質(zhì)量。
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