等离子清洗机的应用

我们在工业应用中发现一些橡胶塑料件在进行表面连接的时候会出现粘接困难的问题，这是因为聚丙烯、PTFE等橡胶塑料材料是没有极性的，这些材料在未经过表面处理的状态下进行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至无法进行。

有些工艺用一些化学药剂对这些橡塑表面进行处理，这样能改变材料的粘接效果，但这种方法不易掌握，化学药剂本身具有毒性，操作非常麻烦，成本也较高，而且化学药剂对橡塑材料原有的优良性能也有影响。

利用等离子技术对这些材料进行表面处理，在高速高能量的等离子体的轰击下，这些材料结构表面得以最大化，同时在材料表面形成一个活性层，这样橡胶、塑料就能够进行印刷、粘合、涂覆等操作。应用等离子技术对橡塑表面处理，其操作简单，处理前后没有有害物质产生，处理效果好，效率高，运行成本低。 3.1.1 点火线圈

随着汽车行业的发展，其各方面性能要求越来越高。点火线圈有提升动力，最明显的效果是提升行驶时的中低速扭距；消除积碳，更好的保护发动机，延长发动机的寿命；减少或消除发动机的共振；燃油充分燃烧，减少排放等诸多功能。要使点火线圈充分发挥它的作用，其质量、可靠度、使用寿命等要求必须达到标准，但是目前的点火线圈生产工艺尚存在很大的问题——点火线圈骨架外浇注环氧树脂后，由于骨架在出模具前表面含大量的挥发性油污，导致骨架与环氧树脂结合面粘合不牢靠，成品使用中，点火瞬间温度升高，会在结合面微小的缝隙中产生气泡，损坏点火线圈，严重的还会发生爆炸现象。

点火线圈骨架使用等离子处理后，不仅可去除表面的难挥发性油污，而且可大大提高骨架表面活性，即能提高骨架与环氧树脂的粘合强度，避免产生气泡，同时可提高绕线后漆包线与骨架触点的焊接强度。这样一来点火线圈在生产过程中各方面性能得到明显改善，提高了可靠度和使用寿命。

3.1.2发动机油封片

发动机曲轴油封起防止发动机机油从发动机中渗漏和防止异物进入发动机内部的作用。曲轴油封是发动机的零件之一,在高温下与机油相接触，因此需要采用耐热性和耐油性优良的材料。目前高档轿车普遍使用聚四氟乙烯材料，随着汽车性能要求的不断提高，越来越多的厂家也已逐步使用该材料，其应用前景非常广泛。

聚四氟乙烯材料各方面性能优异，耐高温，耐腐蚀、不粘、自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数，但未经处理的PTFE材料表面活性差，其一端与金属之间的粘接非常困难，产品无法满足质量要求。为了解决这一技术上的难题，就要设法改变PTFE（聚四氟乙烯）与金属粘接的表面性能，而不能影响另一面的性能。工业中用莱钠溶液处理虽然能在一定程度上提高粘接效果，但是却改变了原有PTFE的性能。经实验证明，用等离子体轰击需粘接的PTFE表面后，其表面活性明显增强，与金属之间的粘接牢固可靠，满足了工艺的要求，而另一面保持原有的性能，其应用也越来越被广泛认同。

3.1.3汽车行业其他方面的应用

随着经济的发展，消费者对汽车的性能要求越来越高，如汽车的外观、操作舒适性可靠性、使用耐久性等要求也不断提高。为了满足消费者的要求，各汽车厂家在生产汽车时更注重细节方面的优化改进，如进行

（1）仪表板在柔性聚氨酯(PU)涂覆前处理

（2）控制面板在粘合前处理

（3）内部PP零件植缛前处理

（4）汽车门窗密封件的处理

以前未经任何处理仪表盘或控制面板涂覆效果非常差，不耐磨，容易掉漆等现象，用化学方法处理虽然能改变涂覆的效果，但同时也改变了仪表盘等基材的性能，使得其强度有所降低。目前很多厂家已经使用等离子技术来处理这些基材，通过等离子体轰击，材料表面微观层面活性增强，能明显改善涂覆效果。根据实验得知，用等离子清洗机处理不同材料需要选用不同工艺参数，才能达到更好的活化效果。 4.2.1硬盘塑料件

科学的发展，技术的不断进步，电脑硬盘的各项性能也不断提高，其容量越来越大，碟片数量随之增多，转速也高达7200转/分，这对硬盘结构的要求也越来越高，硬盘内部部件之间连接效果直接影响硬盘的稳定性、工作可靠性、使用寿命，这些因素直接关系到数据的安全性。

为了确保硬盘的质量，知名硬盘生产厂家对内部塑料件在粘接前均进行各种处理，目前应用较多的是等离子处理技术，使用该技术能有效清洁塑料件表面油污，并能增加其表面活性，即能提高硬盘部件的粘接效果。实验表明，硬盘中使用等离子处理过的塑料件在使用过程中持续稳定运行时间显著增加，可靠性及抗碰撞性能有明显的改善。

4.2.2耳机听筒

耳机中的线圈在信号电流的驱动下带动振膜不停的振动，线圈和振膜以及振膜与耳机壳体之间的粘接效果直接影响耳机的声音效果和使用寿命，如果它们之间出现脱落就会产生破音，严重影响耳机的音效和寿命。

振膜的厚度非常薄，要提高其粘接效果，使用化学方法处理，直接影响振膜的材质，从而影响音效。众多厂家正准备使用新技术来对振膜进行处理，等离子处理就是其中之一，该技术能有效提高粘接效果，满足需求，且不改变振膜的材质。经实验，用等离子清洗机处理生产的耳机，各部分之间的粘接效果明显改善，在长时间高音测试下也不会有破音等现象发生，使用寿命也有很大的提高。

4.2.3手机外壳

手机的种类繁多，外观更是多彩多样，其颜色鲜艳，Logo醒目，但使用手机的人都知道，手机在使用一段时间后，其外壳容易掉漆，甚至Logo也变得模糊不清，严重影响手机的外观形象。

知名手机品牌厂家为了寻找解决这些问题的方法，曾使用化学药剂对手机塑料外壳进行处理，其印刷粘接的效果有所改善，但这是降低手机外壳的硬度为代价，为了寻求更好的解决方案，等离子技术脱颖而出。等离子表面处理技术不仅可以清洗外壳在注塑时留下的油污，更能最大程度的活化塑料外壳表面，增强其印刷、涂覆等粘接效果，使得外壳上涂层与基体之间非常牢固地连接，涂覆效果非常均匀，外观更加亮丽，并且耐磨性大大增强，长时间使用也不会出现磨漆现象。 5.3.1航空航天电连接器

电连接器中的绝缘体与封线体之间的粘接效果一直影响着国产电连接器的发展，尤其在航空航天中对电连接器的要求更苛刻，未经表面处理的绝缘体与封线体之间的粘接效果非常差，即使使用专用配方的胶，其粘接效果也达不到要求；另外，如果绝缘体和封线体之间粘接不紧密，就可能会产生漏电，使得电连接器的耐压值提不上去。

目前国内指定生产航空电连接器的厂家，经过技术研究攻关，正逐步应用推广等离子清洗技术清洗连接件表面，通过等离子清洗，不仅能去除表面油污，而且可增强其表面活性，这样在粘接时，在连接件上涂胶非常容易且非常的均匀，使得粘接效果明显改善。经国内多个生产大厂使用测试，用等离子处理后的电连接器，其抗拉能力成数倍增加，耐压值有显著提高。

5.3.2凯夫拉处理

凯夫拉材料是一种芳纶复合材料，这种新型材料密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，而受到人们的重视。由于“凯夫拉”材料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀抢不入的特殊本领，在军事上被称之为“装甲卫士”。

凯夫拉成型后需要与其他部件进行粘接，但该材料是疏水材料，不易涂胶，要获得好的粘接效果需要对其进行表面处理，目前主要运用等离子对其进行表面活化处理。处理过的凯夫拉表面活性增强，粘接效果有明显的改善，通过等离子处理工艺参数的不断优化，其效果会进一步提高，应用的范围也越来越广。 6.4.1静脉输液器

输液器末端输液针在使用过程中，拔出时针座与针管之间会出现脱离现象，一旦脱离，血液会随针管流出，如不及时正确处理，对病人会造成严重威胁。为了确保这类事故的发生，对针座进行表面处理是非常必要的。针座孔非常小，普通方法难处理，而等离子体是一种离子状态的气体，对微小的孔也可以有效处理。应用等离子对其进行表面活化处理，可改善表面活性，提高其与针管的粘接强度，以确保它们之间不会脱离。下图为针座在等离子清洗机中进行表面清洗活化处理.

6.4.2导尿管的处理

导尿管给需要留置导尿的患者带来了福音，在临床上的应用越来越广，但随着其应用的增多，导尿管拔除困难的情况也越来越常见。特别是长期留置的导尿管，有时由于橡胶的老化会造成气囊管腔的阻塞，强行拔除时可能会引起严重的并发症。为了防止硅橡胶与人体接触表面的老化，需要对其表面进行氧等离子处理。用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱（FTIR－ATR）和表面接触角研究天然胶乳导尿管经氧等离子体处理前后的表面结构、性能和化学成分的变化，结果表明用氧等离子体处理后的导尿管表面变滑，表面接触角由84°减少至67°，表面无有害基团产生，说明氧等离子体处理是一种有效的表面处理方法。

另外，可用等离子处理硅橡胶以增加其表面活性，然后在表面涂度一层不易老化的疏水材料，其效果也非常好。 无纺布的优越性能使其应用范围非常广泛，在医疗卫生、家庭装饰、服装、工业、农业中均有应用。根据不同需要，无纺布在生产制作过程中要在表面进行阻燃处理、烧毛处理、泼水处理、止滑处理、抗静电处理、涂层处理、抗菌防臭处理、印花处理、无纺布与各种纺织品的针刺复合处理，以及无纺布与各种材料（塑料、胶膜、纺织品等）粘合等，为了达到非常好的印花、粘合等效果，需要对无纺布基体进行表面处理。等离子卷筒型清洗机是专门用于无纺布电缆等细长件的表面处理，该机处理效果好、效率高，适合大批量生产加工。

聚合物多孔材料的制备及性能研究

一、课题立项依据

近年来，胶体粒子的有序组装结构是材料学研究的热点方向，目前，胶体粒子主要由二氧化硅等硬粒子组装，但其易开裂、强度低的缺点限制了它的应用。而具有良好力学性能的聚合物乳胶粒子进入人们的视线。不过单纯的有序聚合物膜由于缺少对外界条件变化的响应性，因此实用性不强。

多孔材料由于具有高的比表面积、强的吸附和催化特性、介电性能等独特性能，一直是材料科学的重点研究方向 [1][2][3][4]。按照国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）的定义，多孔材料按照孔径大小分为三类：孔径小于2nm的微孔、孔径介于2-50nm之间的介孔和孔径大于50nm的大孔。其中微孔和介孔材料起步较早，也已经应用于实践，而大孔材料则起步较晚。有序多孔材料指具有孔径单分散、孔在基体中形成三维有序排列的多孔材料。不仅具有通常多孔材料的一般特点，且孔结构排列的周期性可调，孔径分布窄，三维结构长程有序等特点。另外还可对孔壁结构进行调节，在孔壁中引入微球或介孔，结合大孔和微孔、介孔的优点，获得多级孔结构材料，通过对孔表面修饰和改性，赋予材料特殊的功能和用途，在光子晶体、光学器件、传感器、吸附分离、催化剂及催化剂载体、电容电极材料、轻质结构材料、纳米反应器、能量储存及物负载等方面有广泛的应用前景[5]。

近十几年来，科学家们已经研究出了一些可行构筑有序多孔结构的技术，如模板技术、纳米刻蚀技术、纳米印迹技术、溶剂挥发诱导技术、自组装技术等[6][7]。目前，有关聚合物乳胶/无机粒子共组装构筑有序多孔结构的研究十分热门，胶体粒子自组装方法是构筑亚微米有序多孔材料的常用方法，科学家们利用高电荷密度单分散胶体球在较弱的离子强度和稀浓度下会自发排列形成紧密堆积的周期性结构的原理，将聚合物胶乳与无机纳米粒子共组装制备有序排列的聚合物/无机粒子复合乳胶球，然后借助溶解、加热或化学反应等方法除去聚合物胶体或无机胶体模板，构筑有序纳米孔结构。通过对模板粒子尺寸大小的选择，以及前驱体物质的不同，可以控制多孔材料的功能基团和孔径大小。

聚合物多孔材料由于具有柔性好、易于大面积制备的特点，其应用性还是很强的，但如今的发展状况却存在很大的局限。这种材料的制备起步于上世纪90年代末，由Imhof[8]和Vevel研究小组分别用乳液模板法和胶体晶体模板法成功制备出3-DOM材料，受到了物理、化学和生物学界的广泛关注。如今，模板法依旧是制备聚合物孔材料的主要方法，目前应用最多的是胶体晶体模板法。

此方法就是以胶体晶体为模板制备有序大孔材料，通常包括四个步骤：（1）、单分散微球的制备；（2）、将单分散的微球组装成具有蛋白石结构的胶体晶体模板；（3）、于胶体晶体模板的孔隙中填充各种前驱体，如纳米粒子的分散液、有机单体、聚合物溶液、金属氧化物的前驱体溶液等；（4）、固化或聚合，将反填在模板孔隙中的液相转变为固相，再经过刻蚀或煅烧去除模板微球，得到三维有序的多孔材料。

然而这种方法厄存在诸多不足。在制备胶体晶体模板时，如果用自然沉积法则耗时过长，通常需要数天乃至数周的时间，而离心沉积法又会造成大量的结构缺陷，破坏材料的物理化学性能；在填充前驱体时，用普通的浸泡法极易造成填充缺陷，甚至破坏孔结构，而用较精密的化学气相沉积法或电化学沉积法时则需要苛刻的实验条件，难以大量推广。而且总体上，模板法制备聚合物孔材料步骤繁多复杂，也大大降低了其应用于实际生产的能力。

但胶体自组装法通常需要通过溶解、刻蚀或高温烧结等后处理手段才能获得有序纳米孔结构，获得的无机多孔材料易脆、柔性差，而聚合物多孔材料机械强度低。关于如何采用简单、快速的方法获得结构有序可控、具有高柔性和高强度的纳米有序多孔材料，则少有报道。我们最近的研究表明，以氢键作用为驱动力，在加热辅助条件下，聚合物-无机纳米共组装可构筑二维或三维有序孔结构膜，无需去除任何模板。

我所在的实验室课题组一直关注于有序聚合物孔材料的研究进展，也开展了基于复合乳液制备三维有序多孔聚合物膜的研究，并取得了不错的进展。总的来说，聚合物多孔材料的研究发展迅速，但其制备和应用还是处于起步阶段，目前的各制备方法都存在其局限性，难以实现大面积制备，难以准确控制孔径的有序性以及孔壁的结构。因此，现今发展聚合物多孔材料的关键是开发更简单易行、适于大面积制备的新合成方法，并实现材料结构以及孔壁结构可调。

二、课题的主要内容和基本思路

1、研究内容：

基于在实验室将近一年的实验基础，我觉得可以用一种较为简单易行的原位乳液聚合方法制备所需乳液，然后在成膜过程中一步制备出聚合物多孔材料，并通过调节各反应条件实现孔径可调节。

2、研究方案：

首先将乳化剂和经过亲油改性的无机粒子（如二氧化硅等）加入水中分散，与丙烯酸酯单体进行原位乳液聚合，获得核-壳结构聚合物-无机粒子[图1]，使生成的聚合物包覆在无机粒子表面，聚合物膜的厚度可以通过乳化剂以及单体的用量进行调控，无机粒子核的粒径则可通过乳化剂用量以及无机粒子粒径和用量进行调控。

图1：核-壳结构乳胶/无机粒子聚合物

控制单体配比得到合适的聚合物玻璃化温度（Tg）使其能够在常温下成膜。在成膜前向乳液中加入亲水性好的大分子共混，使其均匀分布在聚合物表面，然后室温下成膜。成膜过程中聚合物粒子会自组装成致密排列的晶体结构，然后通过用HF水溶液刻蚀的方法将二氧化硅核去除掉，即可得到大孔的三维有序聚合物膜材料，同时膜表面的水溶性大分子PEG也被HF水溶液带走，在聚合物膜表面形成所需的介孔结构[9]。通过调节核粒径，实现了大孔孔径可调节；通过调节接在聚合物表面的大分子分子量和数量，可以实现介孔孔径与数量可调节；通过改变单体组成，调节聚合物膜厚度，或者在聚合物膜上加装功能基团，即可得到具有不同性能用途的有序聚合物多孔材料。

对制得的多孔聚合物材料，以透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）考察多孔材料的表面形貌，以X-射线光电子能谱仪（XPS）和ξ电位仪研究材料表面组成，以热失重分析仪（TGA）研究材料组成，以粒径分析仪（DLS）研究聚合物微球的粒径及粒径分布，争取实现粒径及孔径可调。

性能研究：初步研究所制备材料的成膜性、各项力学指数及孔材料的吸附特性，尝试在聚合物表面加装某些功能基团，测试其能否发挥预想的作用。比如加装羧基测试其对CO2的吸附作用，或者加装对pH值响应的基团测试材料对酸碱性的响应性等。

三、课题的难点与创新点：

1、本方案的难点：

1、成膜过程如何减少晶体缺陷，形成较好的晶体结构，保证材料能够发挥最好的性能。

2、如何在不破坏晶体整体结构的前提下通过HF溶液一步得到所需的大孔-介孔结构。

3、如何实现对大孔、介孔孔径及数量的调节。

2、本方案的创新点：

目前制备多孔有序材料的方法大多十分繁琐，尤其是对多级孔材料的制备，更是方法欠缺。本方案创新点如下：

1、本实验方案运用一种非常简洁易行的原位乳液聚合方法，可以直接合成单分散可室温成膜的聚合物/无机纳米复合微球材料，省去了现在普遍在用的模板法中制作模板的过程。

2、通过在聚合物表面引入亲水性长链大分子，可以实现在刻蚀复合粒子核结构的时候同时将聚合物表面的亲水性大分子溶解，一步获得所需大孔-介孔多级结构，具有创新性。

四、实验进度设计：

1、2011年5月-2011年7月 ：运用原位乳液聚合方法，调节合适单体配比制备出能够在常温下形成三维有序光子晶体膜结构的聚合物/无机纳米核-壳结构复合乳液。

2、2011年8月-2011年10月 ：通过调节乳化剂用量以及单体用量达到包覆在无机粒子外的聚合物膜厚度可调。

3、2011年11月-2012年1月 ：运用刻蚀溶解的方法构筑三维有序大孔-介孔聚合物膜，并通过调节乳化剂用量、无机纳米粒子的粒径及用量、亲水性大分子分子量及用量等，实现大孔、介孔孔径可调。

4、2011年2月-2011年4月 ：对制得的聚合物多孔材料进行结构、性能研究。撰写结题报告。

　用橡胶木粉填充线性低密度聚乙烯(LLDPE),研究了酸、碱溶液预处理木粉的效果和硅烷偶联剂(KH 570)、MMA接枝的天然橡胶胶乳(MGL 30)两种改性剂对橡胶木粉表面改性的效果,以及木粉粒径和填充量等对木粉/LLDPE复合材料力学性能的影响,并用SEM对复合材料拉伸断面的形态结构进行了分析。结果表明:木粉的粒径、木粉填充量和改性剂用量对复合材料的力学性能有较大的影响,经碱溶液预处理再用改性剂改性后的木粉能有效地改善木粉与LLDPE的界面粘结强度,提高橡胶木粉/LLDPE复合材料的力学性能。

【作者单位】：华南热带农业大学工学院高分子材料与工程系华南热带农业大学工学院高分子材料与工程系华南热带农业大学工学院高分子材料与工程系华南热带农业大学工学院高分子材料与工程系 海南儋州571737海南儋州571737海南儋州571737海南儋州571737

【关键词】：线性低密度聚乙烯橡胶木粉复合材料力学性能

【基金】：海南省教育厅科研基金(Hjkj200320)中国热带农业科学院华南热带农业大学自然科学基金(Rykj0135)资助。

【分类号】：TQ330

【DOI】：cnki:ISSN:1008-9357.0.2004-03-024

【正文快照】：

线性低密度聚乙烯(LLDPE)是乙烯与α 烯烃的共聚物,因分子链有许多短小而规整的支链,使其分子结构的规整性介于低密度聚乙烯(LDPE)与高密度聚乙烯(HDPE)之间,其密度和结晶度也介于LDPE与HDPE之间。因此,LLDPE不但有优良的韧性、抗环境应力开裂能力、较高的抗冲强度、撕裂强度、拉伸强度,而且具有很好的刚性、抗蠕变能力和脱模容易、成膜性与热封性能好等优良性能[1]。LLDPE近年来发展非常迅速,正在逐渐取代传统的聚乙烯品种。使聚乙烯(PE)高性能、低成本化的研究一直是热塑性塑料研究的热点,而用木粉填充改性PE是较简单、经济…

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