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硫化橡膠表面能較低、表面活性相對較小、極性較弱、浸潤性不佳。此外硫化橡膠中的有機小分子會發生遷移而聚集在硫化橡膠的表面形成弱界面層,弱界面層的產生導致粘接強度下降。為了提高粘接強度,需要對硫化橡膠的表面進行處理,增大粗糙度,引入極性基團。硫化橡膠的表面處理方法主要有硫酸處理法、氯化處理法、等離子體法、電暈放電法、UV法、臭氧法等。

等離子清洗技術

等離子體是一種電離度超過0.1%的氣體,是由離子、電子和中性粒子(原子和分子)所組成的集合體。等離子體整體呈中性,但含有相當數量的電子和離子,表現出相應的電磁學等性能,如等離子體中有帶電粒子的熱運動和擴散,也有電場作用下的遷移。等離子體有別于固體、液體、氣體三態物質,是宇宙中最廣泛存在的物質狀態,稱為物質的第四態。

等離子體含有各類活性粒子,如離子、電子、自由基、激發分子、紫外光等。當材料表面暴露于等離子體中時,就會引起表面的一系列反應,引起材料表面的物理形貌和化學結構的變化,或產生刻蝕而粗糙,或形成致密的交聯層,或引入含氧極性基團,使親水性、粘接性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善,從而提高材料的表面性能,但材料的基本性能基本上不受影響。

等離子清洗可以使橡膠表面能大幅提高,對硫化橡膠與硫化橡膠、硫化橡膠與金屬之間的粘合都有一定的促進作用。這是因為等離子體清洗是將材料暴露在非聚合性氣體的等離子體中,利用等離子體轟擊材料表面,引起高分子材料表面結構的許多變化,從而對高分子材料進行表面改性。等離子體粒子的能量一般為幾到幾十個電子伏特(eV),而硫化橡膠中常見的化學鍵鍵能C-H為4.3eV、C-F為4.4eV、C-C為3.4eV,由此可見,等離子體中絕大多數粒子能量都略高于這些化學鍵的鍵能,這表明等離子體是有足夠的能量引起橡膠表面的化學鍵斷裂并重新組合的。等離子體清洗橡膠表面利用的是空氣中的氧氣電離產生氧等離子體,氧等離子體中大量的O+、O-、O2+、O2-、O、O3、臭氧離子、亞穩態O2和自由電子等粒子與橡膠表面發生物理和化學作用,在氟橡膠表面產生大量的極性基團,使碳原子C-H、C-F結合變為羰基、羥基和羧基等,從而增加表面能量,改變表面的化學特性,增強表面附著力、粘接力。