图5 等离子体改性前后水滴在EVA表面的铺展情况
(a)未改性;(b)改性后
从表和图中可以看出,改性前样品的接触角较大,而改性后的样品的接触角相对于未改性的样品的接触角都较小,而接触角的大小又反应了表面亲水性,接触角愈小,亲水性愈好。所以,经等离子体处理后的EVA样品表面,亲水性有很大的改善。并且改性随着时间的增加,接触角不断变小。但是有接触角随时间的拟合曲线可以看出随着时间无限延长,接触角并不是无限减小而是最后趋向于平稳值。牛家嵘等[17]研究发现这种影响并不是无限的,原因是当改性较短时间时,EVA表面的弱键发生断裂,形成自由基,其中一部分自由基与空气中的氧气、氮气反应,在表面形成含氧、含氮等极性亲水基团,使接触角降低;但当处理时间较长时,由于等离子体中的粒子撞击刻蚀作用,生成的自由基受到破坏。这样,自由基的生成和它的刻蚀就达到了一个动态平衡,因而存在某一个临界值,当改性作用时间大于此临界值时,接触角不再随改性时间的增加而减小。而这和我们的实验基本吻合。
3.3不同组分的EVA材料改性影响
本实验中我们用了两张不同组份的EVA材料EVA18-3和EVA14-2,在辉光等离子体的
多用下,我们实验发现随着改性的时间的增加,两种EVA材料的亲水性都会得到
改善,但是它们随改性时间的增加其亲水性差别并不是很大。因此我们可以得出:分子结构的影响对于EVA材料的亲水性影响并不大。但是改性完成后,他们都会表现出时效性,它们的时效性有些差别,下面的表二和表三为改性2min两种EVA材料的时效性数据:
表2 2min的改性样品接触角(EVA18-3)
放置时间/小时 0.2167 0.5667 0.9 1.2167 1.8 4.0833 5.8 接触角/度 41 47.2 57.5 59.8 62.9 63.1 69.2 7.25 23.3833 47.2166 49.0499 71.5499 95.2999 118.8832 144.7165 167.4165 191.5165 239.6165 262.7665 312.3832 360.8832 456.9666
72.2 74.9 72.1 76.5 76.2 77 70 75.1 76.2 76 78.1 77 76.1 76.9 78 表3 2min的改性样品接触角(EVA14-2)
放置时间/天 1 2 3 4 5 7 9 11 14 17 20 接触角/度 21.5 48 63.1 69.5 72 74.8 76.2 74.9 76.2 76.8 75 23 95.2999 118.8832 144.7165 167.4165 191.5165
76.4 77 70 75.1 76.2 76 由表二和表三可看出,EVA18-3和EVA14-2的样品一样,时效性也同样具有的饱和值,只是对于EVA18-3样品来说,它趋于饱和值的速度较EVA14-2快。由于两种样品之间的差异仅仅存在于内部醋酸乙烯酯含量不同。我们可以认为,这应该是发生不同衰变速度的原因。由于EVA18-3中VA含量较EVA14-2的大,可能更有利于表面的极性基团向基体中迁移。 4.1论文总结
本次研究以EVA为对象,用直流辉光等离子体工艺技术改性EVA表面,以接触角的测量为方法,研究等离子体处理的时效性,得出了以下结论: 1. 等离子体改性EVA表面后,能明显改善材料表面的亲水性。
2. 随着等离子体作用时间的增加,EVA表面的接触角减小,但是当改性时间达到足够长时,接触角达到饱和。继续增加作用的时间,接触角不会继续减小。且改性后的亲水性具有时效性。
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