PTFE等離子清洗提高粘接性原理

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2025-05-10

PTFE材料經(jīng)等離子清洗后表面產(chǎn)生含氧基團(tuán)表面張力大大增加粘合性能得以改善。一般被廣泛認(rèn)可的解釋是當(dāng)粒子的能量足以使PTFE表面各碳鏈處于激發(fā)態(tài)并遭受斷裂產(chǎn)生許多自由基和不飽和中心它們與等離子體中的O*自由基進(jìn)行反應(yīng)在PTFE表面形成雙鍵或者與PTFE表面的C鏈上的其它活性點(diǎn)交聯(lián)形成凝膠基質(zhì)。

PTFE表面自由基的生成

等離子清洗能有效地使高分子材料表面層中產(chǎn)生大量的自由基無論惰性氣體等離子體還是其它活性等離子體均可產(chǎn)生這種作用。等離子清洗過程中氧易被激發(fā)形成氧原子氧原子與一分子氧結(jié)合生成臭氧空氣中的CO2，H2O等也可引入豐富的含氧極性基團(tuán)，等離子體中高能粒子和紫外光輻射導(dǎo)致PTFE表面發(fā)生如下的生成自由基的反應(yīng)：

1受紫外光輻射作用
RF→R*+F*

2與氫自由基反應(yīng)
RF+H2→R*H+HF

上式中RF表示聚四氟乙烯的簡縮形式R*則表示在聚四氟乙烯表面生成的自由基新產(chǎn)生的自由基還可以繼續(xù)參與各種反應(yīng)例如在PTFE表面導(dǎo)入接枝層或形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的表面層這些后繼的反應(yīng)對PTFE的表面改性起著重要作用。

官能團(tuán)的生成

在經(jīng)等離子體活化而形成的表面自由基位置能進(jìn)一步加成特定的官能團(tuán)官能團(tuán)的引入使得材料表面顯示出不同于機(jī)體的性質(zhì)對提高表面的潤濕性相當(dāng)重要。

PTFE在等離子清洗時(shí)在表面上會(huì)形成許多自由基或不飽和中心這些活性點(diǎn)與等離子體中的各類氧自由基發(fā)生反應(yīng)從而導(dǎo)入含氧官能團(tuán)其反應(yīng)式可寫為：
R*+O*→RO*
R*+O2*→ROO*

表面交聯(lián)層的形成

PTFE表面受到等離子體的激發(fā)會(huì)產(chǎn)生許多活性點(diǎn)這些活性點(diǎn)除了引入官能團(tuán)之外還有與本身鄰近碳鏈上的活性點(diǎn)成鍵的可能同樣也有與同一條鏈上的C原子成為雙鍵的可能。

侵蝕作用與粗化面的形成

等離子清洗時(shí)對材料表面會(huì)產(chǎn)生侵蝕作用，等離子體對聚合物表面改性侵蝕作用占了很重要的地位侵蝕作用可分為兩種。

其一是等離子體中的電子崩及流光放電的紫外光輻射撞擊材料表面引起的濺射侵蝕?？諝怆婋x后產(chǎn)生的各種等離子在強(qiáng)電場的作用下加速而沖擊處理裝置內(nèi)的塑料制品這些等離子粒子的能量一般在幾至幾十電子伏特與塑料分子的化學(xué)鍵能相接近因此能誘發(fā)塑料表面分子的化學(xué)鍵斷裂而降解增大表面粗糙度。

其二是等離子體中化學(xué)活性成分如O3氧原子等強(qiáng)氧化劑對材料表面的化學(xué)侵蝕在電暈放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的臭氧臭氧是一種強(qiáng)氧化劑使塑料表層分子氧化產(chǎn)生羰基化合物過氧化合物等侵蝕的結(jié)果使得聚合物表面降解并形成微細(xì)的凸凹面大大增強(qiáng)了與粘合劑的接觸面積便于形成強(qiáng)有力的粘合。

PTFE表面受到等離子體中高能粒子的侵蝕首先表面會(huì)形成微細(xì)的凸凹狀被濺射出來的F*甚至有可能是CF2*CF3*等這些氣態(tài)成分在等離子體中受到激勵(lì)后又會(huì)向表面逆擴(kuò)散重新在PTFE表面上的突起處成鍵生長這樣邊侵蝕邊重新聚合使得表面形成高低不平的粗化面。

顯然粗化面能使粘合劑與表面的接觸面積大為增加這對于改善粘接性起著極為重要的作用。