等離子體表面處理改性EVA樹脂

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2023-03-14

乙烯－醋酸乙烯酯共聚物（EthyleneVinylAcetate，簡稱EVA）是繼高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）之后的第四大乙烯系列聚合物。EVA樹脂在柔韌性、光學性、耐低溫性、耐沖擊性等方面具有優勢，具備熱密封性等特點。EVA樹脂可通過熱成型、發泡、熱封等加工方式，廣泛地應用在包裝薄膜、發泡鞋材、電纜披覆、光伏膠膜及熱熔膠等領域。此外，EVA樹脂還是可替換其他樹脂的改良型材料，應用前景極為廣泛。

聚烯烴有低的表面能、低的粘接性能，可被應用于粘合、印刷、層壓等過程中，為了提高聚乙烯的表面性質，經常用等離子體、化學表面刻蝕等方法來處理聚烯烴，為了避免化學污染，用等離子體處理聚烯烴，改變其表面性質是一個很吸引人的方法。此外，改性并沒有改變其內部的結構。因此，等離子體處理技術在工業應用中有很大的潛力。

等離子體表面處理改性EVA樹脂

首先用接觸角測量儀測出為經等離子體處理樣品表面的接觸角，等離子體處理后，立刻利用測角儀測量處理后的樣品（包括各不同改性時間的樣品）的接觸角，得到結果如表1-1：

表1-1 不同等離子改性時間的接觸角

從表1-1可以看出，隨著等離子體處理時間的不同，EVA樹脂表面的接觸角也不同，樣品的表面接觸角都隨著處理時間的增加而減小，表面自由能隨著處理時間的增加而增大。這主要是由于：一方面是刻蝕，等離子體中無規運動的高能粒子與EVA樹脂表面碰撞時，其撞擊能遠大于表面污染物與EVA樹脂表面甚至EVA樹脂自身表面結構的結合能，而使這些物質從表面被剝離掉，提高了表面粗糙度，使表面能增加。另一方面是交聯反應，空氣等離子體產生后，其中除了含有電子、離子外，還含有上述氣體的自由基，這些自由基具有很高的能量，活性很強，很容易發生反應。當EVA樹脂表面處在空氣等離子體中時，表面的官能團首先會在高能粒子的碰撞下被破壞，然后官能團之間進行交聯反應、引入官能團。對于非反應性的氬氣，高能粒子會在聚合物表面引發如下反應：

PH→P.+H.(1-9)
P. +P.→交聯（1-10）

式（1-9）表示在這種粒子作用下，EVA樹脂表面的官能團上的氫會被去除。P．代表有機官能團的自由基，H.表示氫自由基。式（1-10）表示，有機官能團的自由基之間發生交聯反應。

對于反應性的氣體氧氣和氮氣來說，除上述反應外，還會發生其他反應，從而在表面生成含氧、含氮官能團。以氧氣為例，反應如下：
RH+O.→R’+RO.或者R.+OH.(快)
R.+O.→RO.（快）
RH.→R.+H.或者R.+R’.（慢）
R.+O.→ROO.
ROO.+R’H→ROOH+R’.（快）
ROOH→RO.+OH.（慢）

上面的這些反應方程式說明，氧自由基在與EVA樹脂表面的官能團作用時，可以在很短的時間內引入含氧基團，這正好也在理論上證明了氧等離子體處理樣品后，接觸角變化速度快的特點。氮氣等離子體改性時,反應類似，生成的為含氮基團。

不管發生何種變換，上述的交聯反應和引入的官能團反應都能說明，等離子體處理使EVA樹脂表面分子鏈上產生了極性基團，表面能、潤濕性等性能得到了明顯的改善。但是，這種影響并不是無限的，原因是當處理時間較短時，EVA樹脂表面的弱鍵發生斷裂，形成自由基，其中一部分自由基與空氣中的氧氣、氮氣反應，在表面形成含氧、含氮等極性親水基團，使接觸角降低；但當處理時間較長時，由于等離子體中的粒子撞擊刻蝕作用，生成的自由基受到破壞。這樣，自由基的生成和它的刻蝕就達到了一個動態平衡，因而存在某一個臨界值，當改性作用時間大于此臨界值時，接觸角不再隨改性時間的增加而明顯減小。