常壓空氣介質(zhì)阻擋等離子體改性氟橡膠表面的研究.pdf

1、氟橡膠以其廣泛的優(yōu)良性能成為現(xiàn)代工業(yè)尤其是高技術(shù)領(lǐng)域中不可缺少和替代的基礎(chǔ)材料，廣泛應(yīng)用于國防、軍工、航空航天、汽車、石油化工等諸多領(lǐng)域。但氟橡膠是低極性材料，表面能低，浸潤性差。因此對氟橡膠進行表面功能化，提高表面能、表面親水性成為研究熱點之一。 介質(zhì)阻擋(DBD)等離子體技術(shù)是近年來發(fā)展較快的一門材料表面改性技術(shù)。本研究采用DBD技術(shù)對氟橡膠進行表面改性，結(jié)果表明將DBD技術(shù)運用到氟橡膠表面改性，對提高其表面性能是行之有效的

2、。 使用常壓下空氣介質(zhì)阻擋(DBD)等離子體處理氟橡膠(F<,2311>)表面，使之表面活化。通過掃描電鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)觀察air-DBD等離子體處理前后橡膠試樣的表面形貌，借助衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)分析處理前后F<,2311>表面官能團變化，通過接觸角和表面能的測定研究表面改性對F<,2311>表面親水性的影響，并通過T型剝離實驗測定改性樣品的粘結(jié)接性。結(jié)果表明，

3、等離子體處理F<,2311>表面的親水性、化學成分、表面形貌和粘接性均發(fā)生變化。ATR-FTIR圖譜說明等離子體處理后F<,2311>表面生成C=O，-OH，O-C-O等極性含氧基團；XPS譜圖表明等離子體處理后樣品表面在289.3～289.8 eV出現(xiàn)新的C1s峰；樣品表面形成褶皺，粗糙度增大；親水性提高，與水的接觸角由98.6°下降到32°，在實驗范圍內(nèi)接觸角隨處理時間的延長而降低。經(jīng)等離子體處理120s后氟橡膠和硅橡膠的粘接強度提

4、高，剝離強度從3.3提高到6.0 N/cm。以接觸角變化和表面能變化為依據(jù)，確定空氣介質(zhì)阻擋等離子體處理F<,2311>的較佳工藝條件為放電功率40×2W、放電間隙2 mm、處理時間120 sec。 利用較佳的等離子體預(yù)處理條件對F<,2311>進行表面預(yù)處理，隨后進行液相接枝反應(yīng)。結(jié)果表明F<,2311>表面接枝丙烯酸/丙烯酰胺雙單體的效果最好。進行液相接枝反應(yīng)時，接枝反應(yīng)的時間和溫度對F<,2311>表面潤濕性有顯著影響。接

5、枝反應(yīng)時間延長，接枝表面更加均勻，潤濕性更好，在實驗范圍內(nèi)確定液相接枝AA/AAm雙單體的最佳接枝反應(yīng)時間為2h；隨著接枝溫度的升高，接觸角均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，最佳的接枝溫度為50～60℃。 利用一次等離子體處理條件(放電間隙2 mm，放電功率80W，處理時間120s)和二次等離子體處理條件(放電間隙4 mm，放電功率150W，處理時間60s)研究在F<,2311>表面接枝丙烯酸和丙烯酸/丙烯酰胺雙單體，結(jié)果表明丙烯酸/丙

6、烯酰胺雙單體的改性效果較好。二次等離子體處理的樣品表面能的提高顯著，等離子體二次處理60s樣品表面能便可達到55.6 mN/m，從時間和原料耗費上看，二次等離子體比液相接枝改性更為高效。 SEM和AFM照片顯示，與等離子體預(yù)處理的樣品相比，經(jīng)過液相接枝和二次等離子體接枝處理的樣品表面更加平整，粗糙度下降，C1s和O1s的XPS譜圖和ATR-FTIR圖譜均顯示有新的基團產(chǎn)生，分析認為是丙烯酸類單體在F<,2311>表面接枝、交聯(lián)的