Sep. 25, 2023
PET(Polyethylene terephthalate)是由對苯二甲酸和乙二醇經過酯化、縮聚而制得的一種高分子聚合物,其結構如圖 1-1 所示:
圖 1-1 PET 分子結構
PET薄膜屬于晶態,其無色透明、富有光澤性,分子結構工整,具有耐化學試劑、耐熱、耐沖擊性、耐壓、耐蠕變性及尺寸穩定性,同時具有良好的光學性能以及對CO2、O2、H2O等氣體具有阻滲透的性能。正是由于其具有良好的綜合性能,PET被廣泛用于工程塑料、包裝、涂料、纖維四個領域。
盡管PET膜得到廣泛地應用,但是也存在一些缺點。PET分子鏈略顯剛性,分子鏈上可供與其它復合基材相互作用的性基團較少,PET薄膜的表面分子由于受到拉伸力場的作用排列十分緊密,這就決定了PET的表面能低(36mN.m-1)。從界面粘結理論來看,PET薄膜表面能較低、浸潤性差,表面粘附力小,很難與其他基材進行良好的復合。為此,需要對PET薄膜表面進行改性,改善其表面性能,延長其使用壽命和拓寬其應用范圍。
等離子體是一種相對較新的表面處理技術,始于二十世紀六十年代。等離子體具有高電荷的粒子(電子,離子和中性原子)以激發,電離或破壞反應物分子,從而產生一系列蝕刻,聚合,交聯以及其他復雜的物理化學作用。等離子體處理深度只有非常薄的表面層,通常為幾納米到幾百納米,卻能夠顯著改變界面特性,而不會對基材產生太大影響,因此被廣泛用于改性聚合物的表面性能。
低溫等離子體內部富含有電子、離子、自由基和激發態分子,其中高速運動的電子與反應腔中的氣體分子、原子發生碰撞,將能量傳遞給這些分子和原子,當能量足夠大時,可激發產生新的離子、電子、亞穩態粒子或生成自由基產生各種不同活性物種,與材料表面發生反應或者材料表面打開的官能團本身相互反應,從而影響材料表面性能。
用等離子體處理PET薄膜表面,可以改變PET薄膜的表面形貌、表面化學組成及性質等。
一方面,被刻蝕濺射出來的物質分解生成的氣態成分在等離子體中受到激勵后會向表面逆擴散,這樣邊刻蝕邊重新聚合的結果使薄膜表面形成了圓錐狀或圓球狀凸起,使PET薄膜表面的粗糙度發生變化。粗糙度的增加有助于薄膜表面的親水性和黏結強度的提高。
另一方面等離子體處理后的PET膜表面氧/碳、氮/碳含量比有所增加,PET膜表面極性基團如C—O/C—N、C=O、C=O—O等含量增加,在界面的垂直方向上增強了偶極-偶極之間的相互作用,這是提高PET膜潤濕性的主要原因。
等離子體表面處理PET薄膜表面,結果表明,經過等離子體處理后,PET薄膜表面產生大量極性基團,親水性明顯提高,PET薄膜表面粗糙度增加,粘接性得到提高。
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