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常压等离子表面处理对橡胶粘接性能的影响

发表时间:2021-11-17 10:23:38    浏览次数:791

橡胶是一种常见弹性高分子材料,具有优秀的机械性能,以及耐高温、耐油、耐腐蚀的特点,广泛应用于减振结构中。但橡胶因其表面能低、接触角大,粘接剂无法浸润,并存在弱边界层,造成其粘接困难,粘接强度低,影响了橡胶的使用范围。针对这种问题,工程上一般采用化学改性、机械改性和等离子体处理等方法进行表面处理,改变橡胶的表面形貌、物理结构、化学性能等,改善其粘接性能。等离子体处理是一种优秀的表面改性方法,广泛应用于各种材料的表面改性。其通过含有带电的正粒子和负粒子气体喷射被粘接面,其能量可通过辐射、中性粒子流和离子流的碰撞作用于被粘接面,从而产生自由基或与材料表面发生化学反应,同时,薄膜表面会发生刻蚀、聚合、交联等物理和化学变化。等离子体改性只对材料表面(通常从几至几百纳米)进行改性,并不影响材料本身的基体性能。

使用大气射流等离子处理橡胶后测试其水滴角有明显减小,常压等离子表面处理机是通过放电的等离子体与硅胶表面发生化学或者物理反应,从而优化材料表面的结构,形成亲水性自由基团或者一定的粗糙度。 研究表明,硅橡胶表面能与粘接强度之间存在线性关系,等离子处理能让其表面化学组成发生变化,引入不同的活性基团,增加了硅胶界面粘接的化学成分,从而显著改善粘接强度。 等离子处理硅橡胶起到粗化表面的作用,实际上增加了材料表面的单位面积,这对粘接的影响也是比较关键的。

表面润湿性

表面润湿性通常以表面水滴接触角来确定。接触角越小,接近于0的时候,表明表面润湿性越好;反之,润湿性越差。从图可以明显看出,采用等离子处理的橡胶块比不处理的橡胶块表面接触角明显降低。图中水滴在表面的接触角大于90°,呈接近圆球状,很容易从表面滑落下来,这表明没经过处理的橡胶块表面可润湿性很差。经过等离子处理后,水滴可以在橡胶块表面进行铺展,如图所示,接触角明显小于处理前,表明橡胶块表面经处理后,润湿性有了很大改善。这主要是由于等离子体对橡胶块表面改性,引起了接触角改变。

橡胶等离子处理前后水滴角对比

橡胶等离子处理前后水滴角对比

大气射流低温等离子表面处理能够明显提高橡胶表面的浸润性,改善表面性能;大气射流等离子体处理对氯丁橡胶和铝板粘接性能的提高无法达到砂纸打磨的效果;大气低温等离子体表面处理机具有处理时间短、速度快、操作简单、控制容易的优点。