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型的材料上。

聚合物具有質(zhì)量輕、強度高和穩(wěn)定性好等特點，已成為現(xiàn)代生活中必不可少的材料。然而，大多數(shù)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處理對其進行表面處理。這對必須嚴格控制污染的食品和醫(yī)藥領(lǐng)域造成了極大的困擾。實現(xiàn)工業(yè)聚合物的清潔化粘結(jié)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，它就會粘附在未硫化橡膠上。硫化橡膠的情況就更具挑戰(zhàn)性了。為此，我們?yōu)榱蚧柘鹉z開發(fā)了一種新的等離子體處理方法，使其首次與PTFE緊密結(jié)合在了一起。”

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(zhuǎn)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(jié)合。接著，在高壓條件下，硅烷醇與經(jīng)過處理的PTFE中的含氧官能團構(gòu)成氫鍵，進而形成強粘合效果。

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導(dǎo)致表面分子結(jié)構(gòu)改變或進行表面原子置代的等離子體反應(yīng)過程。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。在這個過程中，等離子體還會發(fā)出能量很高的紫外線，與產(chǎn)生的快離子和電子一起為打斷聚合物結(jié)合鍵和產(chǎn)生表面化學反應(yīng)提所需的能量。只有材料表面的幾個原子層參與了這個化學過程，聚合物的本體屬性才能保持不變，選用合適的反應(yīng)氣體和工藝參數(shù)就可以促進某種特定的反應(yīng)，形成一種不尋常的聚合物附著物和結(jié)構(gòu)。