等離子表面處理技術(shù)對PTFE等聚合物表面性能的...

(a)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/Cu、(b)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/SUS430、(c)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/玻璃。經(jīng)等離子表面處理的聚二甲基硅氧烷可以作為強膠粘劑的替代品，將氟聚合物粘附在其他類(lèi)型的材料上。

聚合物具有質(zhì)量輕、強度高和穩定性好等特點(diǎn)，已成為現代生活中必不可少的材料。然而，大多數聚合物都不能自然粘附在其他材料上。因此需要使用粘合劑或腐蝕性化學(xué)處理對其進(jìn)行表面處理。這對必須嚴格控制污染的食品和醫藥領(lǐng)域造成了極大的困擾。實(shí)現工業(yè)聚合物的清潔化粘結已迫在眉睫。

等離子體處理方法，不僅使硫化橡膠和聚四氟乙烯（PTFE）產(chǎn)生了相互粘附效果，還能使它們與其他材料粘附。在200℃的高溫下用氦等離子體噴射PTFE，它就會(huì )粘附在未硫化橡膠上。硫化橡膠的情況就更具挑戰性了。為此，我們?yōu)榱蚧柘鹉z開(kāi)發(fā)了一種新的等離子體處理方法，使其首次與PTFE緊密結合在了一起?！?/span>

硅橡膠主要指聚二甲基硅氧烷(PDMS)。使PTFE產(chǎn)生粘附效果的關(guān)鍵在于熱輔助等離子體處理技術(shù)。而對PDMS來(lái)講，使其產(chǎn)生粘附性的“訣竅”在于，用等離子體射流轟擊表面，打破材料表面的硅碳鍵，并將其轉化為硅烷醇。新產(chǎn)生的硅烷醇的表面活性更強，可以與PTFE結合。接著(zhù)，在高壓條件下，硅烷醇與經(jīng)過(guò)處理的PTFE中的含氧官能團構成氫鍵，進(jìn)而形成強粘合效果。

將這兩種材料粘合在一起，可以使新材料兼具PTFE的耐化學(xué)性、防垢性、抗滑性，以及硅橡膠的彈性。如果對材料的透明度有要求，可以使用透明性更好的全氟烷替代PTFE。更值得關(guān)注的是，當PDMS的背面也用等離子表面處理后，它還可以與銅甚至玻璃粘合。經(jīng)過(guò)等離子技術(shù)處理的PDMS就像一種雙面膠帶，可以使聚合物能夠“清潔地”粘附在其他材料表面。

等離子體處理通常是一個(gè)導致表面分子結構改變或進(jìn)行表面原子置代的等離子體反應過(guò)程。即使在氧氣或氮氣等不活潑的氣氛中，等離子體處理仍可以在低溫條件下產(chǎn)生高活性的基團。在這個(gè)過(guò)程中，等離子體還會(huì )發(fā)出能量很高的紫外線(xiàn)，與產(chǎn)生的快離子和電子一起為打斷聚合物結合鍵和產(chǎn)生表面化學(xué)反應提所需的能量。只有材料表面的幾個(gè)原子層參與了這個(gè)化學(xué)過(guò)程，聚合物的本體屬性才能保持不變，選用合適的反應氣體和工藝參數就可以促進(jìn)某種特定的反應，形成一種不尋常的聚合物附著(zhù)物和結構。