低溫等離子體處理天然膠乳表面改性機理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-09-16

我國目前的制備膠乳的工業(yè)體系是比較完善的，也是處于一個蓬勃發(fā)展的時期，天然膠乳的很多優(yōu)良性能也應(yīng)用到了各個行業(yè)當中，主要體現(xiàn)在民用、軍用等方面。由于天然膠乳是一種膠體的水分散體系，在浸漬制品、海綿制品等方面天然膠乳已經(jīng)成為了很重要的原材料，其中包括了醫(yī)用保健、工業(yè)應(yīng)用、家用生活。

低溫等離子的膠乳表面處理機理

低溫等離子技術(shù)通過對膠乳表面的修飾處理促進了天然膠乳膜的成型，相較于其他硫化工藝方法有很多優(yōu)點：①處理時間短，效率高；②膠乳處理后的表面氣孔較少，均勻性好；③反應(yīng)溫度不高，膠乳的表面不會出現(xiàn)灼燒現(xiàn)象；④表面修飾的同時膠乳自身的性能不會受到影響。等離子體能量的沖擊對膠乳表面修飾時會產(chǎn)生相互結(jié)合的鏈自由基，發(fā)生物理化學反應(yīng)在膠乳的表面產(chǎn)生薄薄的交聯(lián)層。引入的氮氣自身發(fā)生聚合反應(yīng)在膠乳表面生成聚合物薄膜。本文采用氮氣射流的低溫等離子體，對層層的霧化膠乳進行能量沖擊，使其表面產(chǎn)生大量的自由基、離子、電子、亞穩(wěn)態(tài)離子等，參與膠乳表面的大分子鏈自由基反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

表面形成交聯(lián)層結(jié)構(gòu)

在使用低溫等離子體對乳膠表面進行硫化時，少量的氮氣參與反應(yīng)，大部分能量沖擊使膠乳產(chǎn)生交聯(lián)層。其反應(yīng)式1-1所示，從式中可以看出等離子體的沖擊不僅促進膠乳的交聯(lián)發(fā)生也生成了不飽和鍵。

CH2CH2—→-CH2CH•—+H•
CH2CH•—→—CH=CH—+H2
式中，H•為原子態(tài)氫；

通過高頻放電沖擊，用于表面處理的氣體的激發(fā)態(tài)電離，使膠乳獲得交聯(lián)層結(jié)構(gòu)，形成的致密的交聯(lián)層和表面的粘連性能為后續(xù)天然膠乳復(fù)合膜的透氣性測試作理論基礎(chǔ)。

此外在膠乳的層層沉積硫化條件下，引入的反應(yīng)性氣體使膠乳的鏈段發(fā)生斷裂，并在鏈段上引入含氮氧的活性基團實現(xiàn)材料表面處理，引入的極性基團（-C=O、-OH、-O-C=O）如式所示提高了天然膠乳的表面活化能，增加了膠乳膜的粘接性和親水性能，改善了表面的粗糙度和均一性。因此，低溫等離子體處理的天然膠乳膜有著優(yōu)良的特點：①厚度均勻且無氣孔，致密性好；②膠乳的硫化交聯(lián)性能好，交聯(lián)程度高；③擁有優(yōu)良的力學特性，耐熱特點好；④抗老化性好，優(yōu)良優(yōu)良的穩(wěn)定性。雖然等離子體沖擊會帶來一定的刻蝕性，但是刻蝕的主要氣態(tài)為氮氫氣態(tài)，因此刻蝕的效果不會太大而引起誤差。

表面改性處理

低溫等離子的輸出能量較高，天然膠乳的主要成分有C、H、O、N，所形成的能量鍵能相較于低溫等離子體的沖擊能量更低。低溫等離子體的能量沖擊會打斷乳膠原子之間的結(jié)合鍵能，破壞舊的結(jié)合能并產(chǎn)生新的結(jié)合鍵能，使材料的表面特性發(fā)生變化。

低溫不會對膠乳的表面產(chǎn)生破壞和裂解，通過足夠的能量電離產(chǎn)生反應(yīng)物，將能量傳遞給天然膠乳的同時還發(fā)生了物理化學的反應(yīng)。

在天然乳膠表面處理過程中，經(jīng)過等離子體處理的材料引入了親水基團-COOH、-OH，增加了材料的親水性能，同時引入含氮和氧的含量，增強了膠粒之間的粘合性能，并改善了乳膠膜的力學性能。