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為什么等離子清洗機(jī)會(huì)使材料表面具有親水性？

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-08-17

為什么等離子清洗機(jī)會(huì)使材料表面具有親水性？首先我們一起來了解下表面親水性的理論基礎(chǔ)。

表面潤(rùn)濕性的理論基礎(chǔ)

材料表面潤(rùn)濕性是固體表面的固有特性。然而在近十幾年發(fā)表的論文中對(duì)于材料親水性的定義卻有著不同的解釋。一種從原子、分子、離子化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)出發(fā)，如果材料能夠容易溶于水中，就稱為親水性物質(zhì)，反之稱為疏水性物質(zhì)；另一種從物質(zhì)的極性出發(fā)，“相似相溶”原理被廣泛用于推測(cè)物質(zhì)在水中的溶解度，與水化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的固體都能夠溶于水中，換句話說，材料表面存在極性時(shí)，材料表面就具有親水性；然而以上兩種定義具有一定的局限性，不能解釋所有材料表面潤(rùn)濕程度。VanOss提出利用材料水合吉布斯自由能來定義材料表面親水性和疏水性，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)親水性化合物在水中的吉布斯自由能大于-113mJ/m2時(shí)，彼此之間相互吸引；當(dāng)吉布斯自用能小于-113mJ/m2時(shí)，彼此之間相互排斥，他使用這個(gè)數(shù)值來判定材料的親水性。近年來較為通用是材料表面張力學(xué)說，當(dāng)材料表面張力大于水的表面張力時(shí)，材料表面為親水性，表面張力越大，親水性越強(qiáng)；當(dāng)材料表面張力小于水的表面張力時(shí)，材料表面為疏水性，表面張力越小，疏水性越強(qiáng)。

通常情況下，使用接觸角表征液體對(duì)固體表面的潤(rùn)濕程度，水滴與固體材料表面的接觸角來表征材料表面親疏水程度，材料表面接觸角大于90°為疏水性表面，接觸角小于90°為親水性表面。接觸角為0°為超親水性材料表面，是人們追求最完美的親水性材料；接觸角大于150°為超疏水性材料表面，是最佳疏水性材料。

理想狀態(tài)下接觸角Young模型

Young認(rèn)為在絕對(duì)平坦理想表面，接觸角是液滴在氣、固、液三相界面張力達(dá)到平衡的一種表現(xiàn)。則平衡狀態(tài)下接觸角與三相界面張力的關(guān)系可以表現(xiàn)為：

其中，γsg為固體與氣體之間的界面張力、γsl為固體與液體之間的界面張力、γlg為液體與氣體之間的界面張力，θ為表面接觸角。Young方程成立的條件為絕對(duì)均勻且平衡的固體表面，且固體表面不能存在其他作用。而實(shí)際情況下，溫度、固體表面粗糙度、化學(xué)組成成分都會(huì)影響接觸角的大小。

固體表面潤(rùn)濕性由表面化學(xué)成分以及粗糙度來共同決定。由公式(1.1)可知，通過控制固液界面的表面張力，可以降低表面能并提高接觸角。研究發(fā)現(xiàn)，也可以通過改變表面粗糙度的大小來提高表面的接觸角。

為什么等離子清洗機(jī)會(huì)使材料表面具有親水性

等離子體又稱為物質(zhì)的第四態(tài)，它是氣體在高壓電場(chǎng)中被電離，產(chǎn)生帶電正粒子、負(fù)粒子，其中包括正離子、負(fù)離子、電子、自由基和各種活性基團(tuán)組成的集合體。等離子清洗機(jī)會(huì)使材料表面具有親水性是因?yàn)樗玫入x子體中的能量粒子和活性基團(tuán)與材料表面發(fā)生作用，從而達(dá)到改變表面成分的目的。

表面親水性官能團(tuán)增加
物體表面接觸角越小，其潤(rùn)濕性越好。潤(rùn)濕是黏附的必要條件，材料表面經(jīng)等離子體處理后，由于含氧基團(tuán)被大量的引入，使得表面潤(rùn)濕性得到明顯改善，因此有利于表面黏黏附性增強(qiáng)。
通常情況下，高分子材料經(jīng)過Ar、O2、N2等氣體等離子體處理后，會(huì)在表面引入─COO.H、─C==O、─NH2等基團(tuán)，增加表面親水性。

表面粗糙度的改變
材料經(jīng)過等離子體處理后，表面粗糙度有不同程度的增加，是由于等離子體對(duì)材料表面有刻蝕作用，進(jìn)而影響液體在表面的吸附作用，最終使表面潤(rùn)濕性改變。

以上就是國(guó)產(chǎn)等離子清洗機(jī)廠家納恩科技關(guān)于為什等離子清洗機(jī)會(huì)使材料表面具有親水性的簡(jiǎn)單介紹，等離子清洗機(jī)主要從兩方面通過改變基底表面的化學(xué)組成以及粗糙度,從而顯著改善了其表面親水性。