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“无粘胜有粘”等离子处理技术使聚合物粘得更牢

(a)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/Cu、(b)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/SUS430、(c)聚四氟乙烯/聚二甲基硅氧烷/玻璃。经等离子体技术处理的聚二甲基硅氧烷可以作为强胶粘剂的替代品,将氟聚合物粘附在其他类型的材料上。

聚合物具有质量轻、强度高和稳定性好等特点,已成为现代生活中必不可少的材料。然而,大多数聚合物都不能自然粘附在其他材料上。因此需要使用粘合剂或腐蚀性化学处理对其进行表面处理。这对必须严格控制污染的食品和医药领域造成了极大的困扰。实现工业聚合物的清洁化粘结已迫在眉睫。

CRFPLASMA.jpg

据《科学报告》(Scientific Report)杂志报道,日本大阪大学(Osaka University)的研究团队找到了一个突破点。他们开发了一套等离子体处理方法,不仅使硫化橡胶和聚四氟乙烯(PTFE)产生了相互粘附效果,还能使它们与其他材料粘附。论文第一作者恩久保由纪(Yuji Ohkubo)说:“在200℃的高温下用氦等离子体喷射PTFE,它就会粘附在未硫化橡胶上。这个问题在我们的早期研究中已经得到了解决。但硫化橡胶的情况就更具挑战性了。为此,我们为硫化硅橡胶开发了一种新的等离子体处理方法,使其首次与PTFE紧密结合在了一起。”

恩久保由纪提及的硅橡胶主要指聚二甲基硅氧烷(PDMS)。使PTFE产生粘附效果的关键在于热辅助等离子体处理技术。而对PDMS来讲,使其产生粘附性的“诀窍”在于,用等离子体射流轰击表面,打破材料表面的硅碳键,并将其转化为硅烷醇。新产生的硅烷醇的表面活性更强,可以与PTFE结合。接着,在高压条件下,硅烷醇与经过处理的PTFE中的含氧官能团构成氢键,进而形成强粘合效果。

将这两种材料粘合在一起,可以使新材料兼具PTFE的耐化学性、防垢性、抗滑性,以及硅橡胶的弹性。如果对材料的透明度有要求,可以使用透明性更好的全氟烷替代PTFE。更值得关注的是,当PDMS的背面也用等离子技术处理后,它还可以与铜甚至玻璃粘合。经过等离子技术处理的PDMS就像一种双面胶带,可以使聚合物能够“清洁地”粘附在其他材料表面。论文合著者远藤胜义(Katsuyoshi Endo)解释说:“在新型粘附效果的作用下,可以使PTFE和PDMS在医疗和食品技术中更具通用性。我们希望这种非粘结剂粘合技术能拓宽聚合物在高科技领域的应用范围。”

真空等离子清洗设备.jpg

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