解決方案
接觸角是衡量材料親疏水性能的重要指標(biāo)。根據(jù)水滴在固體表面靜態(tài)水接觸角的數(shù)值θ大小,可將固體表面的疏水性分為以下幾類。
靜態(tài)水接觸角
θ<10°時(shí),固體表面處于完全潤(rùn)濕狀態(tài),稱該表面為超親水表面;
10°<θ<90°時(shí),水滴可潤(rùn)濕固體表面,稱該表面為親水表面;
90°<θ<150°,水滴不易潤(rùn)濕固體表面,稱該表面為疏水表面;
150°<θ,水滴難以潤(rùn)濕固體表面,稱該表面為超疏水表面。
等離子體中含有豐富的離子、電子、自由基等活性粒子,可以對(duì)材料表面產(chǎn)生多種效應(yīng)。利用等離子體中含有的活性粒子轟擊材料表面,在同表面發(fā)生能量交換的過(guò)程中,激發(fā)出大量表面自由基,接著等離子體中的活性粒子同自由基發(fā)生反應(yīng),從而在材料表面引入新的基團(tuán),上述過(guò)程改變了材料表面性能,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表面浸潤(rùn)性(親水特性或疏水特性)的調(diào)控。
通過(guò)研究低溫等離子體對(duì)材料表面改性后材料表面潤(rùn)濕性的變化,發(fā)現(xiàn)隨反應(yīng)條件的不同,潤(rùn)濕性的變化也可以不相同,改性后接觸角既可以減小,使材料表面親水性增加,也可增大,使材料表面疏水性增加。造成不同結(jié)果的原因是材料表面形成的化學(xué)活性基團(tuán)有所不同,如當(dāng)材料表面產(chǎn)生了如羧基、羥基、羰基、氨基等親水基團(tuán),材料的親水性會(huì)增加;當(dāng)材料表面產(chǎn)生的化學(xué)基團(tuán)為CH3等疏水基團(tuán)時(shí),材料的疏水性增加。
目前,實(shí)現(xiàn)親水改性的主要思路是通過(guò)等離子體處理在材料表面引入含氧(O)的基團(tuán),如羥基、羧基、酯基等,這些基團(tuán)能夠提高原材料表面的親水性。
關(guān)于等離子體處理提高材料表面疏水性的研究思路,主要是通過(guò)在等離子體氣體中添加含氟(F)氣體,通過(guò)氣體放電產(chǎn)生含F(xiàn)活性粒子,以在材料表面引入含F(xiàn)的官能團(tuán),改變表面元素構(gòu)成,從而降低材料表面能,提高表面粗糙度,達(dá)到表面疏水改性的目的。
等離子技術(shù)
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