等離子體表面處理對PET薄膜的親水性及表面結構的影響

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：2022-09-15

隨著高分子科學技術的發展以及生產生活中對產品輕量化的需求，各種薄膜產品已經廣泛應用于社會生產生活中的各個領域。聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜是一種無色透明、有光澤的薄膜，具有良好的力學性能、光學性能、電氣性能、熱性能、耐化學藥品性以及適中的生物兼容性等，廣泛地應用于生產生活中的產品包裝膜、農膜、地膜、分離膜等方面。但PET薄膜表面能和硬度低，耐磨性、吸濕性、粘結性、疏水性、阻隔性、抗靜電性、可印性和可染性較差，降低了它的使用壽命并限制了其應用范圍。為此，需要對PET薄膜表面進行改性，改善其表面性能，延長其使用壽命和拓寬其應用范圍。等離子體對聚合物表面改性具有以下優點：（1）只對材料表面（從幾到數百納米）進行改性而不影響材料本身的性能；（2）表面改性層的性能依賴于所使用的改性氣體和工藝，能獲得表面均質的改性效果；（3）改善表面形貌，產生功能基團；（4）改性過程中不需要水和化學藥劑，是一種環境友好性的改性方法。

等離子體表面處理

等離子體是由離子、電子及中性粒子等高能物質組成的混合物，使其在表面改性方面具有重要的應用價值。等離子體按能量大小主要分為高溫等離子體和低溫等離子體，其中高溫等離子體一般能量較高，會破壞材料的本體性質；而低溫等離子體相對能量適中，一般不會破壞材料的本體性質，常被應用于材料的表面改性。用等離子體處理PET薄膜表面，可以改變PET薄膜的表面形貌、表面化學組成及性質等。

等離子體表面處理對PET薄膜表面的親水性能的影響

從圖1可以看出，未處理PET薄膜的接觸角為74.1°，經等離子體短時間（15s）處理后接觸角減小為31.3°，可見，PET薄膜經等離子體短時間處理可以有效改善表面的親水性。在0-120s的處理時間內，隨著處理時間的增加，接觸角呈現逐漸減小的趨勢；而處理時間為120s-300S時，接觸角的變化并不明顯，其值在22.0°~23.5°之間。這是因為等離子體處理聚合物薄膜時，會同時發生活化、刻蝕和交聯的相互競爭效應。處理時間較短時，薄膜表面主要發生活化和刻蝕作用；隨著處理時間的延長，薄膜表面活化、刻蝕和交聯之間會達到一種動態平衡，致使接觸角不會產生明顯的變化。

圖一 PET薄膜的接觸角與等離子處理時間的關系

等離子體處理對PET薄膜產生刻蝕作用，等離子體處理后的PET膜表面氧／碳、氮／碳含量比有所增加，PET膜表面極性基團如C—O／C—N、C=O、C=O—O等含量增加，PET膜表面親水性有明顯改善，表面自由能明顯提高。

利用等離子體處理PET薄膜表面，結果表明，經過等離子體表面處理后，PET薄膜表面產生大量極性基團，親水性明顯提高，PET薄膜表面粗糙度增加，粘接性得到提高。