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)生相互結合的鏈自由基，發(fā)生物理化學反應在膠乳的表面產(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，形成交聯(lián)結構。

表面形成交聯(lián)層結構

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，大部分能量沖擊使膠乳產(chǎn)生交聯(lián)層。其反應式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)層結構，形成的致密的交聯(lián)層和表面的粘連性能為后續(xù)天然膠乳復合膜的透氣性測試作理論基礎。

此外在膠乳的層層沉積硫化條件下，引入的反應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合鍵能，破壞舊的結合能并產(chǎn)生新的結合鍵能，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。

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。