乙醇單體射頻等離子體聚合改性聚乙烯粘接性能研究.pdf

1、采用射頻容性耦合等離子體，以乙醇為聚合單體，研究了聚合功率、工作氣壓等工藝參數(shù)對(duì)乙醇等離子體聚合薄膜沉積速率、表面形貌、化學(xué)成分和潤(rùn)濕性能的影響，并探討了乙醇等離子體聚合機(jī)制。分別利用乙醇等離子體聚合、氧等離子體處理及其復(fù)合改性聚乙烯表面，研究了等離子體聚合參數(shù)和氧等離子體處理時(shí)間對(duì)聚乙烯粘接性能的影響，探索了改性聚乙烯粘接性能的改善機(jī)制。
　　乙醇等離子體聚合薄膜結(jié)構(gòu)中含有羥基、羰基、烷基等基團(tuán)，聚合能量密度為41.94J/cm

2、3時(shí)，獲得的聚合物薄膜在1050 cm-1附近有較強(qiáng)的吸收峰，聚合能量密度增大，在1260 cm-1和830 cm-1出現(xiàn)吸收峰，且吸收峰強(qiáng)度隨之增大。聚合能量密度從41.16 J/cm3增大到164.64 J/cm3，乙醇等離子體聚合薄膜表面C/O比由4.8增加至5.5。乙醇等離子體聚合改性聚乙烯表面形貌和原始聚乙烯類(lèi)似，未發(fā)生明顯變化;而氧等離子體處理和乙醇等離子體聚合復(fù)合改性聚乙烯表面具有納米島狀結(jié)構(gòu)，且呈現(xiàn)均勻分布。氧等離子體處

3、理時(shí)間增大，改性聚乙烯表面納米島狀結(jié)構(gòu)縱橫比增加。
　　在原始聚乙烯表面沉積乙醇等離子體聚合薄膜，聚合能量密度41.16 J/cm3時(shí)，薄膜前進(jìn)角為69.07°，后退角為54.52°，能量密度增加，薄膜表面動(dòng)態(tài)接觸角增大，能量密度達(dá)到164.64 J/cm3，薄膜前進(jìn)角和后退角分別為79.32°和60.70°。在氧等離子體處理聚乙烯表面沉積乙醇等離子體聚合薄膜，能量密度為82.32 J/cm3時(shí)，氧等離子體處理時(shí)間1 min，改性

4、后聚乙烯表面前進(jìn)角增大至92.36°，后退角增加至75.55°，氧等離子體處理時(shí)間達(dá)到10 min，改性后聚乙烯表面前進(jìn)角和后退角分別為126.27°和114.63°。
　　由沉積速率隨聚合參數(shù)的變化關(guān)系，揭示了乙醇等離子體聚合存在兩種不同的聚合機(jī)制。聚合參數(shù)在4.3×10-4-1.6×10-3 cm3/J之間，等離子體聚合功率小、工作氣壓較高，薄膜生長(zhǎng)受脫氫反應(yīng)控制;聚合參數(shù)在1.01×10-4-4.3×10-4 cm3/J之間

5、，等離子體聚合功率大、工作氣壓低，脫氧反應(yīng)起主導(dǎo)作用。
　　乙醇等離子體聚合、氧等離子體處理及其復(fù)合改性聚乙烯試樣，改性后聚乙烯試樣粘接性能顯著提高。聚合能量密度為164.46 J/cm3的乙醇等離子體聚合改性聚乙烯試樣，采用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑搭接粘接，剪切強(qiáng)度達(dá)到1.01 MPa。粘接試樣拉伸斷面一側(cè)為聚乙烯成分，另一側(cè)為乙醇等離子體聚合薄膜和環(huán)氧樹(shù)脂-固化劑成分，斷裂是發(fā)生在乙醇等離子體聚合薄膜與聚乙烯基體界面。當(dāng)采用氧等離子體處