亲疏水改性:原理与方法
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亲疏水改性:原理与方法
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https://www.naenplasma.com/plasma-solution/qinshushuigaixing.html
亲疏水改性技术在日常生活和工业生产中有着广泛的应用,从防水衣物到防雾镜片,从自清洁表面到生物医学材料,都离不开对材料表面亲疏水性的精确控制。本文将为您详细介绍亲疏水改性的原理和方法,帮助您更好地理解这一重要的材料表面改性技术。
接触角是衡量材料亲疏水性能的重要指标。根据水滴在固体表面静态水接触角的数值θ大小,可将固体表面的疏水性分为以下几类。
- θ<10°时,固体表面处于完全润湿状态,称该表面为超亲水表面;
- 10°<θ<90°时,水滴可润湿固体表面,称该表面为亲水表面;
- 90°<θ<150°,水滴不易润湿固体表面,称该表面为疏水表面;
- 150°<θ,水滴难以润湿固体表面,称该表面为超疏水表面。
等离子体中含有丰富的离子、电子、自由基等活性粒子,可以对材料表面产生多种效应。利用等离子体中含有的活性粒子轰击材料表面,在同表面发生能量交换的过程中,激发出大量表面自由基,接着等离子体中的活性粒子同自由基发生反应,从而在材料表面引入新的基团,上述过程改变了材料表面性能,进而实现对材料表面浸润性(亲水特性或疏水特性)的调控。
通过研究低温等离子体对材料表面改性后材料表面润湿性的变化,发现随反应条件的不同,润湿性的变化也可以不相同,改性后接触角既可以减小,使材料表面亲水性增加,也可增大,使材料表面疏水性增加。造成不同结果的原因是材料表面形成的化学活性基团有所不同,如当材料表面产生了如羧基、羟基、羰基、氨基等亲水基团,材料的亲水性会增加;当材料表面产生的化学基团为CH3等疏水基团时,材料的疏水性增加。
1)亲水改性
目前,实现亲水改性的主要思路是通过等离子体处理在材料表面引入含氧(O)的基团,如羟基、羧基、酯基等,这些基团能够提高原材料表面的亲水性。
2)疏水改性
关于等离子体处理提高材料表面疏水性的研究思路,主要是通过在等离子体气体中添加含氟(F)气体,通过气体放电产生含F活性粒子,以在材料表面引入含F的官能团,改变表面元素构成,从而降低材料表面能,提高表面粗糙度,达到表面疏水改性的目的。
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