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真空等离子清洗机选用反应性与非反性气体作用机理区别
点击量:932     时间:2020-06-02
   提起真空等离子清洗机,它主要是通过等离子体中的大量离子、激发态分子、自由基等多种活性粒子,作用到固体样品表面,不仅清除了表面原有的污染物和杂质,还会产生刻蚀作用,将样品表面变粗糙,形成许多微细坑洼,增da了样品的比表面,提高固体表面的润湿性能。下面是关于它的两种作用机理比较。
  一、真空等离子清洗机选用非反应性气体的作用机理
  等离子清洗机使用的工艺气体如Ar,He,H2等是非反应性气体。这些气体原子不直接进入到高分子材料表面的大分子链中,但由于这些非反应性气体等离子中的高能粒子对材料表面的轰击,进行能量传递,产生大量的自由基,借助于这些自由基在材料表面形成双键和交联的结构,所以非反应性气体等离子体在材料表面形成薄薄的致密的交联层,不仅改变了材料表面的自由能,而且还可以减少高分子内部低分子物质(增塑剂、抗氧剂等)的渗出。氢等离子体放电
  当选用惰性气体进行等离子表面处理时,如果被处理的高分子材料本身含有氧,则会因大分子断裂分解而形成大分子碎片进入等离子体内,向等离子体系统提供了氧,也将产生氧等离子体的效果。如果材料本身不含氧,用惰性等离子体处理之后新生的自由基(半衰期可达2~3天)和空气中的氧作用也会导致氧结合到大分子链上,所以惰性气体等离子体处理含氧的高分子材料时,将出现交联刻蚀,引入极性基团三者的竞争反应,对于不含氧的高分子材料,只是处理后与空气中的氧作用而引进含氧基团。
  二、真空等离子清洗机选用反应性气体的作用机理
  选用反应性气体(常见的反应性气体是O2、N2)时,高分子材料在反应性气体的等离子体作用下,材料表面微观结构发生变化;而且由于O2,N2的化学活性,可直接结合到大分子链上,从而改变了高分子材料表面的化学组分,如高分子材料在含氧等离子体基团作用下发生氧化反应。
  发生的表面氧化反应与通常的热氧化反应不同,它在反应过程中生成大量的自由基,并借助于自由基进行连锁反应。不仅引入了大量的含氧基团,如羧基(COOH),羰基(C=O),羟基(OH)等;而且由于氧对材料表面的氧化分解,还产生刻蚀作用,亲水性明显增强。对于不同的材料所引入的基团的数目和形式也不同。
  此外CO2,CO,H2O及空气中一些含氧的气体在等离子体状态下也可分解为原子氧,同样具有氧等离子体的作用。N等离子体中有N,N+,N-,NM(亚稳态),N*,N等活性粒于参与反应,一部分活性N使大分子解体形成HCN,NH3以及其他低分子物质,另一部分则与材料表面形成自由基或不饱和基反应,并结合到大分子链上;同样NO,NO2和N有类似作用。除O2,N2外,F等离子体也具有较高的反应性,可以迅速地使聚烯烃表面氟化,降低表面自由能。

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