均匀介质阻挡放电处理提高聚合物薄膜表面亲水性的研究

用中等气压空气中均匀介质阻挡放电(DBD)产生的低温等离子体对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)两种聚合物薄膜进行表面改性,研究了DBD等离子体处理对两种材料表面亲水性的影响。通过接触角测量和表面能测量以及全反射傅里叶变换红外光谱等手段研究了等离子体处理前后PMMA和PC的表面特性。测量了不同功率密度下材料表面水接触角和表面能随处理时间的变化规律以及处理后的材料在空气中放置时的退化效应,并对改性的机理进行分析。结果表明,两种聚合物薄膜经DBD等离子体处理后,接触角随处理时间的增加而降低,表面能随处理时间的增加而增加,两者均在一定处理时间达到饱和值;增大均匀DBD处理的功率密度,利用更少的处理时间就能得到同样的处理效果。处理后的材料在空气中放置时会出现退化效应,但即使放置14d后材料表面水接触角仍远低于处理前的值。     

大气压介质阻挡放电电学特性及其改性有机薄膜的研究

为了解大气压介质阻挡放电(DBD)的电学特征,通过放电图片、电压-电流曲线、李萨育图形对其进行了诊断,并研究了等离子体参数的影响.同时,本文利用大气压DBD等离子体对PET膜进行了表面改性处理.通过接触角测量仪,衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR),原子力显微镜(AFM)以及X射线光电子能谱(XPS)对PET表面进行了表征.结果表明:大气压DBD等离子体放电能够有效地改性PET膜,处理后薄膜表面N/C比达到11%左右,薄膜的亲水性也得到较大提高.结论:等离子体放电参数,例如电源频率、气体比例和电源电压等,对放电有较大的影响;其作为一种新兴的等离子体源,可用于有机薄膜的表面改性.     

空气中介质阻挡放电对聚丙烯进行表面改性的研究

用大气压空气中介质阻挡放电(DBD)对聚丙烯(PP)薄膜进行表面改性.通过扫描电子显微镜(SEN)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,研究了DBD等离子体处理前后PP膜的表面特性.实验结果表明,PP薄膜经DBD等离子体处理后,其表面结构变粗糙,且引入了极性基团,表面微观样貌和表面化学成分均发生变化.PP膜表面水接触角随着处理时间的增加而降低,且在处理8s时达到饱和值53°.对改性后的PP薄膜在空气中放置时的老化效应进行研究后发现,即使放置12天后其表面水接触角仍远低于改性前的值.     

常压介质阻挡放电对聚苯乙烯表面改性研究

鉴于介质阻挡放电(DBD)是工业上非常有前途的处理材料表面的环保技术,于是采用常压DBD产生的空气低温等离子体对聚苯乙烯(PS)薄膜进行了表面改性.通过接触角测量、原子力显微镜(AFM)观察和X射线光电子能谱(XPS)分析,研究了空气等离子体处理前后PS薄膜的表面性能的变化.结果表明,PS膜表面润湿性随处理时间的延长而提高,PS膜表面粗糙度增加,而且在表面10nm范围内引入了含氧和含氮的官能团.等离子体处理后PS薄膜润湿性改善的主要原因是由表面粗糙化和引入含氧、含氮极性官能团的复合作用造成的.     

空气中大气压下低温等离子体对聚四氟乙烯进行表面改性的研究

建立了空气中产生大气压下辉光放电 (APGD)和介质阻挡放电 (DBD)的装置 ,通过放电的电气特性和发光特性测量 ,界定了APGD和DBD的放电特点。研究了空气中APGD和DBD对聚四氟乙烯 (PTFE)表面进行改性的效果 ,用扫描电子显微镜 (SEM)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析 (XPS)等手段 ,研究APGD和DBD处理后PTFE的表面特性 ,并解释了两种放电形式处理效果不同的原因。结果表明 :APGD的处理效果要优于DBD ,即APGD可以对PTFE表面进行均匀处理 ,在其表面引入更多的O元素 ,使其接触角下降到更低值。     

空气中大气压下低温等离子体对聚四氟乙烯进行表面改性的研究

建立了空气中产生大气压下辉光放电(APGD)和介质阻挡放电(DBD)的装置，通过放电的电气特性和发光特性测量，界定了APGD和DBD的放电特点。研究了空气中APGD和DBD对聚四氟乙烯(PTFE)表面进行改性的效果，用扫描电子显微镜(SEM)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段，研究APGD和DBD处理后PTFE的表面特性，并解释了两种放电形式处理效果不同的原因。结果表明：APGD的处理效果要优于DBD，即APGD可以对PTFE表面进行均匀处理，在其表面引入更多的O元素，使其接触角下降到更低值。     

射频等离子体放电的宏观参数与PET表面改性的关系

通过射频等离子体放电，采用O2，CF4及CH4／CF4混合气体等离子体对PET表面进行处理。改变射频等离子体放电的宏观参数，如放电时间、放电功率、电极间距离和复合参数，详细地研究了这些参数对PET表面改性的影响。结果表明：碳氟混合气体等离子体在PET表面的沉积速率为正值，在PET表面形成了聚合物；而O2和纯CF4气体的沉积速率为负值，两者在PET表面产生刻蚀效应。增加等离子体放电功率和放电时间，聚合或刻蚀效果更明显；而增加电极间距离和复合参数，聚合或刻蚀效果明显减弱。     

磁场对聚酯圆筒内表面C2H2等离子体处理的影响研究

研究了不同磁场约束条件下C2H2射频放电对PET圆筒内表面性能的影响规律。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对不同等离子体条件下处理的聚酯样品表面进行了分析。并且通过接触角测试仪对沿聚酯圆筒轴线方向上不同区域的含氢碳薄膜表面的润湿行为进行了分析。结果表明,有外部磁场约束时乙炔等离子体处理后样品表面膜层中氢含量较高,且碳原子主要以sp3组态互相键合。反应气压较高时,改性后的表面润湿性分布均匀。在反应气压较低时,改性后内表面的润湿性在轴向方向上分布不均匀,磁场的加入可以有效提高表面处理的均匀性。同时外部磁场的引入也增加了改性后膜层性能的稳定性。     

低温等离子体对低密度聚乙烯(LDPE)薄膜表面改性的研究

利用低温等离子体,以氧气为工作气体,在工作压力为20 Pa、处理功率为30 W的条件下对LDPE薄膜进行了表面改性。用接触角、FTIR ATR、DSC、SEM、AFM等手段对改性表面进行了分析。结果表明:在10 s～300 s的处理时间内,单位面积的失重率随处理时间的增加线性增大;接触角在0～20 s内随处理时间的增加显著减小,而在40 s～300 s的处理时间内并没有发生显著变化;改性后的接触角随着放置时间的推移逐渐增大;LDPE薄膜经过氧等离子体处理后能在其表面引入各种极性基团,主要是羰基、羟基和羧基;处理后薄膜的热性能(主要是结晶度)发生了改变。     

大气压氮气介质阻挡放电等离子体对丙纶熔喷无纺布的表面改性

使用大气压氮气介质阻挡放电(DBD)等离子体对丙纶熔喷无纺布进行表面处理,通过水接触角测量、傅里叶变换红外反射光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱等测试方法研究了等离子体处理前后丙纶熔喷无纺布表面物理和化学特性的变化。研究结果表明,丙纶熔喷无纺布经大气压氮气DBD等离子体处理很短的时间(几秒)后,表面亲水性就可以大大改善;表面出现脱氢现象,同时引入大量的含氧、含氮官能团。此外,还考察了不同外加电压对丙纶无纺布表面改性的影响。     

Contact angle analysis of low-temperature cyclonic atmospheric pressure plasma modified polyethylene terephthalate

Polyethylene terephthalate (PET) films are modified by cyclonic atmospheric pressure plasma. The experimentally measured gas phase temperature was around 30 °C to 90 °C, indicating that this cyclonic atmospheric pressure plasma can treat polymers without unfavorable thermal effects. The surface properties of cyclonic atmospheric pressure plasma-treated PET films were examined by the static contact angle measurements. The influences of plasma conditions such as treatment time, plasma power, nozzle distance, and gas flow rate on the PET surface properties were studied. It was found that such cyclonic atmospheric pressure plasma is very effective in PET surface modification, the reduced water contact angle was observed from 74° to less than 37° with only 10 s plasma treatment. The chemical composition of the PET films was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Atomic force microscopy (AFM) was used to study the changes in PET surface feature of the polymer surfaces due to plasma treatment. The photoemission plasma species in the continuous cyclone atmospheric pressure plasma was identified by optical emission spectroscopy (OES). From OES analysis, the plasma modification efficiency can be attributed to the interaction of oxygen-based plasma species in the plasma with PET surface. In this study, it shows a novel way for large scale polymeric surface modification by continuous cyclone atmospheric pressure plasma processing.     

低温等离子体对聚碳酸酯材料表面改性的时效研究

叙述了低温等离子体对聚碳酸酯材料的表面改性,并通过接解角和表面能的测量,研究工作气体和处理时间对改性的影响及改性后的时效性。实验结果表明,ＰＣ表面经等离子体改性后,接触角减少;表面能增加;浸润性得到改善。     

基于不同粒径SiO2的疏水薄膜制备及其性能

以球状SiO2为原材料,采用层层组装法制备一级和二级微结构表面,通过SEM、接触角测量仪对其表面形貌与疏水性能进行表征,研究低表面能修饰、不同粒径、不同等级对其疏水性能的影响,并对其不同条件下的疏水稳定性进行研究。结果表明:经修饰后,薄膜都由亲水变为疏水;未修饰时,2μm和20 nm SiO2复合的二级微结构疏水性能高于2μm或20 nm一级微结构,修饰后也是如此,修饰后的二级微结构表面接触角为161.3°,滚动角为3.2°;二级微结构表面经240℃高温、紫外照射200 h仍能够保持良好的疏水性能。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯滤料超疏水表面的制备及性能

以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)滤料为基体材料,正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为改性剂,采用溶胶-凝胶法,制备超疏水性PET滤料。在此基础上,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和接触角测试仪研究PET滤料改性前后的微观形貌、表面组成以及接触角等参数。研究表明:改性前后滤料微观孔隙率基本不变,TEOS改性的PET(T-PET)滤料由于形成大量亲水性的—OH基团,呈现完全润湿性;MTES改性的PET(M-PET)滤料表面存在疏水性的—CH₃基团,呈现高疏水性;TEOS和MTES共同改性的PET (MT-PET)滤料表面由于大量疏水性的—CH₃基团,且有大量的含有—CH₃基团SiO₂纳米粒子沉积在纤维表面,降低了滤料表面能,形成纳米级粗糙、褶皱甚至凸起形态;MT-PET的静态接触角(WCA)为(158.8±1.2)°,流失角(WSA)为(6.9±1.5)°,达到超疏水状态。此外,通过喷涂湿粉尘和水中浸泡(室温)滤料对比试验,表明MT-PET滤料具有良好的自清洁性能与稳定性。综上,本文中MT-PET超疏水滤料的制备,对于高湿环境下的袋式除尘材料的研究开发具有潜在价值。      

RF-Ar等离子体对聚乙烯薄膜的表面改性

采用射频辉光放电氩等离子体,在工作压力为20 Pa、功率为30W的条件下对低密度聚乙烯薄膜进行了不同时间的表面处理。借助静态接触角、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、差示扫描量热仪对薄膜改性前后的性能进行了表征及分析。研究结果表明:氩等离子体短时间(20 s)处理便可以有效改善薄膜表面的亲水性,处理时间大于20 s后接触角的变化并不明显;处理后的薄膜表面引入了大量的含氧及少量的含氮官能团;薄膜表面所形成的交联层阻挡了极性基团的翻转,有效延长了接触角的时效性;薄膜的表面形貌和结晶度发生了变化。     

电子回旋共振等离子体用于聚四氟乙烯材料表面改性

在电子回旋共振 (ECR)等离子体装置中 ,使用Ar气 ,N2 气 ,H2 气和普通空气放电 ,对聚四氟乙烯 (PTFE)材料进行表面处理以提高其表面粘结性能。详细研究了在不同的放电气压 ,微波功率 ,处理时间 ,气体种类的情况下 ,样品表面的接触角的变化。同时也讨论了样品导电性能和外观等的变化。使用红外吸收谱对样品结构处理前后的变化进行了测量 ,对等离子体处理的机理进行了初步的讨论。使用Langmuir探针测量了Ar气和N2 气等离子体中的离子密度 ,用能量分析器测量了离子的能量。发现在对样品的处理中 ,ECR等离子体的离子密度是影响表面性能的主要因素 ,离子能量的作用不明显     

Excimer laser chemical ammonia patterning on PET film

Laser is a promising technique used for biopolymer surface modification with micro and/or nano features. In this work, a 193 nm excimer laser was used for poly (ethylene terephthalate) (PET) surfaces chemical patterning. The ablation threshold of the PET film used in the experiments was 62 mJ/cm(2) measured before surface modification. Surface chemical patterning was performed by irradiating PET film in a vacuum chamber filled with ammonia at the flux of 10, 15, 20, 25 ml/min. Roughness of the surface characterized by profilometry showed that there were no significant observed change after modification comparing original film. But the hydrophilicity of the surface increased after patterning and a minimum water contact angle was obtained at the gas flux of 20 ml/min. FT-IR/ATR results showed the distinct amino absorption bands presented at 3352 cm(-1)and 1613 cm(-1) after modification and XPS binding energies of C(1s) at 285.5 eV and N(1s) at 399.0 eV verified the existence of C-N bond formation on the PET film surface. Tof-SIMS ions mapping used to identify the amine containing fragments corroborates that amino grafting mainly happened inside the laser irradiation area of the PET surface. A hypothesized radical reaction mechanism proposes that the collision between radicals in ammonia and on the PET surface caused by the incident laser provokes the grafting of amino groups.     

非晶型超疏水和超亲水TiO2薄膜的制备与表征

通过溶胶-凝胶法, 以载玻片为基底制得非晶型纳米TiO₂薄膜, 用SEM、 XPS、 XRD和接触角测量仪研究了薄膜的微观形貌、 表面元素、 晶型结构及薄膜的疏水性, 用Wenzel、 Cassie 理论对纳米TiO₂薄膜的润湿性进行了理论分析。结果表明, 经紫外光照射16 h后, 薄膜表面由超疏水性变为超亲水性, 接触角接近0°。薄膜表面合适的粗糙度和低表面能材料表面修饰的协同作用使其表现出良好的超疏水性。     

The mechanism of adhesion and printability of plasma processed PET films

Of the several techniques available for the surface modification, plasma processing has proved to be very appropriate. The low temperature plasma is a soft radiation source and it affects the material only over a few hundred Å deep, the bulk properties remaining unaffected. Plasma surface treatment also offers the advantage of greater chemical flexibility. PET films are widely used for packaging and electrical insulation. The studies of adhesion and printability properties are important. In the present study PET films are treated in air plasma for different time of treatment. The improvement in adhesion is studied by measuring T-peel and Lap shear strength. In addition, printability of plasma treated PET films is studied by cross test method. It has been found that printability increases considerably for plasma treatment of short duration. Therefore it is interesting to study the surface composition and morphology by contact angle measurement, ESCA and AFM. Surface energy and surface roughness can be directly correlated to the improvement in above-mentioned surface related properties. It has been found that the surface oxidation occurs containing polar functional groups such as C-O, COO. A correlation of all such observations from different techniques gives a comprehensive picture of the structure and surface composition of plasma treated PET films.