低溫等離子表面處理技術在對粉體材料的處理上,具有很多突出的優點,如設備簡單、無需溶劑、放電形式多、適用范圍廣、連續性強等。通常采用的放電氣體有Ar、N2、O2等非聚合性氣體以及C2H2、CF4等反應性氣體,通過活性粒子對粉體表面的刻蝕、活化、除雜、接枝、交聯和包覆等作用,改變粉體表面的結構和化學組成。接下來就與大家探討低溫等離子表面處理技術在粉體材料處理中的具體應用。
1無機粉體的表面處理
無機粉體表面處理的目的主要是抑制其團聚,增加其在聚合物中的分散性和相容性。利用無機粉體與聚合物形成復合材料能夠賦予材料更好的力學、光學、電學等性能。低溫等離子體對無機粉體的表面處理多利用聚合性單體和引發氣體混合放電。其中放電引發氣體產生活性粒子,引發聚合性單體在粉體表面接枝聚合,形成改性覆層的技術。
除常見的氧化物類粉體表面處理外,一些碳材料,如碳纖維、活性碳、碳納米管等,其結構和性質也非常適用于等離子體表面處理。比如利用氧等離子體對納米碳纖維進行處理,處理后的碳纖維與聚丙烯形成的復合材料的力學性能遠超過未處理的復合材料;碳納米管經等離子處理后,復合材料的分散性和相容性也明顯提升。
2有機粉體的表面改性處理
聚合物粉體一般與無機粉體的相容性差,這會對其加工性能和復合效果產生影響。低溫等離子表面處理可以在不傷害粉體材料內部結構的情況下,在其表面引入活性官能團、增加親水性。一般所采用的放電氣體是Ar、He、O2、N2、空氣等非聚合性氣體。根據所處理的粉體材料不同,以及所需達到的表面處理效果不同,通常會采取不同的處理參數,放電的強弱、放電氣體的選擇、處理時間的長短等。
聚合物粉體在低溫等離子體中多種活性粒子的作用下,表面會發生激活、電離,并由此產生的自由基會與基體發生反應,在基體的表面形成多種官能性基團或生成交聯改性表層等。
聚合物粉體表面鍵能要比無機粉體鍵能弱,更容易受到放電的影響,所以處理的時間和等離子體的強度通常小于對無機粉體的處理。通過放電區和處理區分離的方法能夠有效避免聚合物粉體表面灼傷、增加處理的均勻性,適合處理一些溫敏性、熱敏性聚合物粉體。此外,通過攪拌和粉體重力沉降的方法,也有利于提高處理的均勻性。
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