尼龙6等离子体表面处理提高粘接性能-Plasma

尼龙6树脂是一种综合性能良好的结晶性热塑性工程材料，具有良好的力学性能、耐药性、光泽性、耐摩擦性能等优点，广泛应用于社会生产与生活的各个领域。尼龙6大分子结构中含有大量的酰胺基，大分子的末端是氨基和基，可见尼龙薄膜是一种极性很强的材料，所以它吸水率大，强度和弹性模量下降，但其湿态冲击强度较高。这是因为在含水量多的环境中，尼龙6分子间的氢键相互作用减弱，分子链相对柔顺，抗冲击性能得到提高，但是于态和低温下的抗冲击性较低。另外，尼龙结构中含有5个非极性亚甲基，其表面光滑，附着力差，为提高粘结剂对尼龙薄膜的附着力，减少表面上的各种缺陷，从而改善复合材料的质量，尼龙在使用前需进行表面处理。

等离子体表面处理

等离子体(Plasma)是以除物质常见的三种存在状态(气态、液态、固态)之外的另一种形态存在,被称为物质的第四态,其是在1929年由美国科学家Langmuir和Tonks率先发现并提出。等离子体在大自然界中普遍发生,如闪电、电火花、极光等都是等离子体态。等离子体通常是通过在高温或电磁场作用下与中性气体结合而产生的,电离的气态物质逐渐具有导电性,因此其本质是一种特殊的电气化气体。等离子体产生的电磁辐射包括紫外线辐射和可见光谱中的光,并涉及激发态气体粒子、带电离子、自由电子、自由基、中性活性氧和氮以及分子碎片。根据现有的温度范围,等离子体可分为高温等离子体(也称为热等离子体)和低温等离子体(也称为非热等离子体),前者是由于气体的电离程度较高,因此导致其电离生成的电子和粒子温度也较高,而后者气体的电离程度较轻,虽然在放电过程中的工作温度较高,但离子温度远低于电子温度,从而使得整体呈现出低温状态。高温等离子几乎可以完全发生电离,粒子间温度相同,因此整个高温等离子体系统呈现出一种热力学平衡状态,其工作温度可达5000℃以上,主要用于研究受控热核反应。低温等离子体电离的粒子间温度并不相同,电子温度远高于离子温度,电子温度可以高达104K以上,然而分子及原子类粒子的温度极低,接近于室温,整个低温等离子体系统呈现出一种热力学非平衡状态。

低温等离子体中有着比一般化学反应中种类更多的活性粒子,且其粒子的能量远远大于一般材料的化学键能,因此材料当中化学键易于被高能活性粒子激发解离,从而使得被处理材料当中的化学键进行重新组合,生成对材料具有积极作用的新官能团。由于低温等离子体处理时间短,且在处理过程中不产生对环境有污染的物质,因此其该技术常常被用来对材料表面进行改性。

尼龙6等离子体处理提高粘接性原理

经等离子体处理后，尼龙表面的粗糙度有一定程度的增加，原因是等离子体对于材料表面产生刻蚀作用，使得液体在材料表面的吸附作用受到直接影响，从而改善材料表面的润湿能力;材料表面的化学组成发生明显的变化，总的来说，C元素相对含量减少,0元素的相对含量增加,而C0元素的相对含量比值降低;材料表面的官能团及其含量也有变化，C-0键和O-C-0键的含量增加，等离子体中的能量转化到材料表面的化学键上，使得C、0双键结合的比例增加。

根据相关文献报道，等离子体处理对于尼龙6粘结性提高的原理如下：

1、尼龙表面能的提高与极性基团的引入，使分子间的偶极作用力增强:

2、为粘结剂与引入的极性基团在粘结界面上形成化学键提供机会;

3、增加材料表面粗糙度，提高材料整体的力学性能

4、去除尼龙表面弱的边界层，避免力学性能差的弱边界层对粘结的破坏。