高分子材料考研()

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随着高分子材料制备技术的不断发展,其应用范围也越来越广,但由于高分子材料表面的惰性往往限制了它们的应用。常压等离子体技术的快速发展和其优异性引起了人们的广泛兴趣。常压等离子体能够有效的改善高分子材料的表面性能,包括润湿性、粘合性、染色性、印刷性、防静电性等等。

低温等离子体表面处理改性原理:等离子体表面处理是指非聚合性无机气体(如Ar、N2、 O2 、H2等)的等离子体对高分子材料表面的物理或化学的作用过程。参与表面反应的有激发态分子、自由基和离子,也包括等离子体辐射紫外光的作用。等离子体的能量可以通过光辐射、中性分子流和离子流作用于材料表面,这些能量的消散过程就是材料表面获得改性的过程。

低温等离子表面处理作用方式:作用过程有可能在表面引入特定官能团,产生表面刻蚀,形成交联结构层或生成表面自由基,这些作用一般不是单一的,往往以某种作用为主,几种作用并存。一般包括以下几种作用方式:

1、表面刻蚀

等离子体表面处理会对高分子材料产生刻蚀作用,其原因大体有两种,—是等离子体中的电子、离子等活性粒子撞击材料表面引起的溅射侵蚀(主要是惰性气体),等离子体中的高能粒子不断轰击材料表面,使材料表面变得粗糙,增加比表面积,材料的润湿性、粘合性等得到提高。同时,等离子体的刻蚀也可以起到清洁作用,比如纺织材料表面的浆料、油脂等杂质,通过等离子体的刻蚀作用(等离子体与杂质作用生成气体跑掉)达到退浆、精炼的效果。

2、生成自由基

利用非聚合性气体等离子体作用于高分子材料表面,活性粒子的能量转移给大分子或大分子受到等离子体辐射能的照射,在材料表面产生自由基。

3、引入各种官能团

通过高能电子的撞击和紫外光的激发,使得被处理材料的表面分子链断裂产生了大量的自由基,这些自由基部分会与等离子体中的反应性气体或接触空气后与空气中的反应气体发生进一步的化学反应,引入各种官能团,如自由基与氧气发生反应,等离子清洗可以提高材料表面的亲水性、粘着性或印染性能。

4、交联反应

被处理材料表面的自由基部分也会互相发生反应,在材料表面生成一种致密的交联层,这样就可以强化表面层,提高材料的耐磨性、黏着性及耐化学品性,对化学纤维中的添加剂具有防止渗出作用,保护纤维的体相性能。

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