通过冷大气压等离子体进行稳定的表面修饰:对基于纤维素和合成聚合物的比较研究

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 表面化学 表面化学
• 等离子体物理学的物理学

背景情况:

• 大气压等离子处理为各种聚合物提供了多样化的表面修饰能力.
• 了解气体特异性等离子体效应对于定制材料特性至关重要.
• 脉冲介电屏障放电 (DBD) 是聚合物表面功能化的有效方法.

研究的目的:

• 为了比较 (He) 和 (Ar) 等离子体对聚合物表面性能的影响.
• 研究基于纤维素和合成聚合物的等离子体诱导的修饰.
• 评估湿度,粘附性,表面能量,极性,氧含量和表面形态的变化.

主要方法:

• 用He和Ar气体在大气压下将聚合物暴露于脉冲介电屏障放电 (DBD) 等离子体中.
• 使用接触角测量,X射线光电子光谱 (XPS) 和扫描电子显微镜 (SEM) 的表面表征.

主要成果:

• 等离子处理导致了稳定的表面修饰,包括增强的粘附性,增加的表面能量和显著的氧气合并.
• 基于纤维素的聚合物显示出大量的氧气吸收,即使它们的初始氧气含量很高.
• 在合成 (光滑,不透) 和基于纤维素的 (多孔,异质) 聚合物之间观察到不同的修饰率.
• 纤维素材料在长时间暴露期间呈现出渐进性质变化.

结论:

• 对于聚合物表面的修饰,He和Ar等离子治疗都有效,产生稳定和有益的变化.
• 等离子处理提供了一种温和但有效的方法,用于功能化纸张等敏感材料,保持表面形态,防止物理降解.
• 聚合物类型之间的明显结构差异影响了等离子体诱导的表面变化的动力学和程度.