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三元乙丙橡膠(EPDM)是乙丙橡膠的一種主要產(chǎn)品，具有良好的耐老化性能、優(yōu)良的絕熱性以及突出的耐燒蝕性等優(yōu)點(diǎn)，且其生膠密度小于0．90kg/m3，性價(jià)比很高，是一種優(yōu)良的絕熱材料。然而，三元乙丙橡膠分子鏈中不存在極性基團(tuán)，其本身是弱極性材料。所以，其表面極性低，且存在弱邊界層，從而導(dǎo)致其粘接性能很差，尤其是更難與金屬粘接。

在傳統(tǒng)工藝中，采用人工砂紙打磨或噴砂處理可提高其的界面粘接性能，但機(jī)械打磨的處理方式存在效率低、噪音大、粉塵多，以及有毒溶劑清洗帶來的安全、操作人員的健康等問題。

自２０世紀(jì)８０年代發(fā)展起來的等離子體處理技術(shù)具有快速、高效、清潔以及不傷害基體本身性能等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空航天等聚合物表面處理領(lǐng)域。等離子體處理技術(shù)能夠不改變材料整體性能，只改變基體材料的表面形貌與表面成分，改善材料表面潤濕性，增大其表面能，優(yōu)化材料的性能。

等離子表面處理前后三元乙丙橡膠表面形貌的變化

圖1顯示的是三元乙丙橡膠的表面形貌受處理時(shí)間的影響情況，從圖1(a)可看出，沒有經(jīng)過低溫等離子體處理的三元乙丙橡膠的表面沒有明顯的凸起或凹陷是比較平整光滑的;從圖1(b)、(c)可看出，低溫等離子體對三元乙丙橡膠處理不同時(shí)間后，其表面形貌有顯著的變化，出現(xiàn)凸起物且表面變粗糙，特別是在處理20s后，三元乙丙橡膠表面的凸起最為明顯。圖1(d)是圖1(c)的局部放大圖像，從圖1(d)也可看出，經(jīng)過大氣低溫等離子體處理三元乙丙橡膠表面有明顯的凸起或凹槽。這說明低溫等離子體對三元乙丙橡膠表面有微觀刻蝕，使其表面變粗糙，增大了比表面積，對其粘接強(qiáng)度的增強(qiáng)起到了積極作用。

低溫等離子體處理前后三元乙丙橡膠的表面形貌

等離子表面處理前后表面接觸角的變化

圖2顯示的是三元乙丙橡膠的接觸角及表面能受處理時(shí)間的影響情況，從圖2可看出，當(dāng)處理時(shí)間小于10s時(shí)，接觸角減小及表面能增加的幅度非常明顯。這說明低溫等離子體中的活性粒子與三元乙丙橡膠表面相互作用，向其表面?zhèn)鬟f能量，使其表面能增大，并在其表面引入極性基團(tuán)，使其表面獲得改性。當(dāng)處理時(shí)間為20s時(shí)，接觸角降至最低為14．8°，當(dāng)處理時(shí)間繼續(xù)增加，接觸角已經(jīng)不再有明顯的變化趨勢，且有微微增大的趨向。這是因?yàn)楫?dāng)處理時(shí)間足夠長時(shí)，以空氣為處理氣氛的低溫等離子體中的活性粒子在三元乙丙橡膠表面所引入的如C=O，—COOH和—OH等含氧基團(tuán)的濃度足夠大。所以，其表面親水性變好，表現(xiàn)為接觸角大幅度下降，表面能大幅度增加。但當(dāng)處理時(shí)間過長，活性粒子在三元乙丙橡膠表面引的極性基團(tuán)接近于飽和。所以，接觸角不再發(fā)生明顯變化，材料經(jīng)過長時(shí)間的低溫等離子體處理，盡管也會(huì)對其表面有刻蝕作用，但同樣也會(huì)對表面分子和表面自由基造成破壞，這會(huì)使得其親水性被破壞，接觸角有增大趨勢。同時(shí)，材料的表面遵循能量守恒定律，部分表面活性基團(tuán)會(huì)自發(fā)的向能量較低的基體翻轉(zhuǎn)。因此，表面能的提高也是有限度的。所以，運(yùn)用低溫等離子體處理難粘材料時(shí)，應(yīng)在保證處理效果的前提下，選取合適的時(shí)間。

等離子處理時(shí)間與接觸角和表面能的關(guān)系

綜上所述：等離子體是一種集合體，由負(fù)粒子和正粒子兩相組合而成，正負(fù)粒子間帶相反電荷，等離子體可通過離子流碰撞、中性粒子流以及輻射等方式將能量傳遞到三元乙丙橡膠基體，使得橡膠基體表面生成自由基或極性官能團(tuán)，形成較大的粗糙度，提高三元乙丙橡膠的表面能，從而使得膠黏劑或涂層材料對等離子體表面處理后的三元乙丙橡膠基體的粘接性能顯著提高。