等离子体表面处理对PET薄膜的亲水性及表面结构的影响随着高分子科学技术的发展以及生产生活中对产品轻量化的需求,各种薄膜产品已经广泛应用于社会生产生活中的各个领域。聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜是一种无色透明、有光泽的薄膜,具有良好的力学性能、光学性能、电气性能、热性能、耐化学药品性以及适中的生物兼容性等,广泛地应用于生产生活中的产品包装膜、农膜、地膜、分离膜等方面。但PET薄膜表面能和硬度低,耐磨性、吸湿性、粘结性、疏水性、阻隔性、抗静电性、可印性和可染性较差,降低了它的使用寿命并限制了其应用范围。为此,需要对PET薄膜表面进行改性,改善其表面性能,延长其使用寿命和拓宽其应用范围。等离子体对聚合物表面改性具有以下优点:(1)只对材料表面(从几到数百纳米)进行改性而不影响材料本身的性能;(2)表面改性层的性能依赖于所使用的改性气体和工艺,能获得表面均质的改性效果;(3)改善表面形貌,产生功能基团;(4)改性过程中不需要水和化学药剂,是一种环境友好性的改性方法。等离子体表面处理
等离子体是由离子、电子及中性粒子等高能物质组成的混合物,使其在表面改性方面具有重要的应用价值。等离子体按能量大小主要分为高温等离子体和低温等离子体,其中高温等离子体一般能量较高,会破坏材料的本体性质;而低温等离子体相对能量适中,一般不会破坏材料的本体性质,常被应用于材料的表面改性。用等离子体处理PET薄膜表面,可以改变PET薄膜的表面形貌、表面化学组成及性质等。
等离子体表面处理对PET薄膜表面的亲水性能的影响
从图1可以看出,未处理PET薄膜的接触角为74.1°,经等离子体短时间(15s)处理后接触角减小为31.3°,可见,PET薄膜经等离子体短时间处理可以有效改善表面的亲水性。在0-120s的处理时间内,随着处理时间的增加,接触角呈现逐渐减小的趋势;而处理时间为120s-300S时,接触角的变化并不明显,其值在22.0°~23.5°之间。这是因为等离子体处理聚合物薄膜时,会同时发生活化、刻蚀和交联的相互竞争效应。处理时间较短时,薄膜表面主要发生活化和刻蚀作用;随着处理时间的延长,薄膜表面活化、刻蚀和交联之间会达到一种动态平衡,致使接触角不会产生明显的变化。
图一 PET薄膜的接触角与等离子处理时间的关系等离子体处理对PET薄膜产生刻蚀作用,等离子体处理后的PET膜表面氧/碳、氮/碳含量比有所增加,PET膜表面极性基团如C—O/C—N、C=O、C=O—O等含量增加,PET膜表面亲水性有明显改善,表面自由能明显提高。
利用等离子体处理PET薄膜表面,结果表明,经过等离子体表面处理后,PET薄膜表面产生大量极性基团,亲水性明显提高,PET薄膜表面粗糙度增加,粘接性得到提高。等离子体表面处理对PET薄膜的亲水性及表面结构的影响00224567