天然乳胶等离子体表面处理改性原理

文章出处：等离子清洗机厂家 | 快盈47| 发表时间：2023-09-21

天然胶乳一般是从巴西的橡胶树等植物中汲取出来的液体，通过一系列的浓缩、提炼、干燥等方式得到高分子聚合物材料。

等离子体是由惰性气体或活性气体连续放电产生的含有粒子（例如自由电子、离子和自由基）的气体混合物，等离子处理因其相对简单、清洁、无溶剂、快速且环保的过程而受到广泛关注。可用于聚合物表面改性的等离子体通常被称为“低温等离子体”，其特征在于与高度离子化的“热等离子体”相比“较少离子化”。在表面等离子体处理中，离解惰性气体（例如氧气、氮气和氢气）并与基材表面发生反应导致表面产生羟基、羰基、羧基和过氧自由基等极性基团，进而改变其特性，例如润湿性、印刷性和附着力。当聚合物暴露在非热等离子体中时，聚合物表面将发生主要的竞争性分子反应包括蚀刻、等离子体功能化以及交联。

用于聚合物改性的等离子体的辐射效应限于表面，并且受等离子体影响的层的深度比受其他更具穿透性的辐射影响的层的深度小得，以及表面的强度通常比更具穿透性的辐射的强度强。因此，等离子体处理提供了一种改变聚合物表面性质的理想方法。

天然乳胶等离子体表面处理改性原理

低温等离子的输出能量较高，如表1-1所示，天然胶乳的主要成分有C、H、O、N，所形成的能量键能相较于低温等离子体的冲击能量更低，如表2-2所示。低温等离子体的能量冲击会打断乳胶原子之间的结合键能，破坏旧的结合能并产生新的结合键能，使材料的表面特性发生变化。

表 1-1 低温等离子体的粒子能

粒子类型	能量 (e V)	粒子类型	能量 (e V)	粒子类型	能量 (e V)
电子	0~20	离子	0~2	紫外线	3~40
亚稳态粒子	0~20	激发态粒子	0~20

表 2-2 常见化学键键能

化学键	键能 (e V)	化学键	键能 (e V)	化学键	键能 (e V)
C-H	4.3	C-C	3.4	C-F	4.4
C-Cl	3.4	C-N	2.9	C=C	8.4
C=O	8.0	C=N	6.1

低温不会对胶乳的表面产生破坏和裂解，通过足够的能量电离产生反应物，将能量传递给天然胶乳的同时还发生了物理化学的反应。

在表面过程中，经过等离子体处理的材料引入了亲水基团-COOH、-OH，增加了材料的亲水性能，同时引入含氮和氧的含量，增强了胶粒之间的粘合性能，并改善了乳胶膜的力学性能。

低温等离子技术通过对胶乳表面的修饰处理促进了天然胶乳膜的成型，相较于其他硫化工艺方法有很多优点：①处理时间短，效率高；②胶乳处理后的表面气孔较少，均匀性好；③反应温度不高，胶乳的表面不会出现灼烧现象；④表面修饰的同时胶乳自身的性能不会受到影响。等离子体能量的冲击对胶乳表面修饰时会产生相互结合的链自由基，发生物理化学反应在胶乳的表面产生薄薄的交联层。