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等離子體活化無(wú)機(jī)粉體
隨著無(wú)機(jī)粉體應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，對(duì)其性能的要求越來(lái)越高，各種改性技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，以求改善其表面化學(xué)性質(zhì)，如改變粉體表面結(jié)構(gòu)、改善粉體的分散性和潤(rùn)濕性、親水性、表面能等，提高其工作性能和效率。
無(wú)機(jī)粉體表面處理的目的主要是抑制其團(tuán)聚，增加其在聚合物中的分散性和相容性。利用無(wú)機(jī)粉體與聚合物形成復(fù)合材料可以賦予體系更好的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等性能，被越來(lái)越多地用于電子、生物、膜分離、催化、航天航空等高技術(shù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的濕法表面改性存在工藝復(fù)雜，環(huán)境友好性差等不足。在眾多改性方法中，低溫等離子體表面活化技術(shù)由于其工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需溶劑、節(jié)能高效等特點(diǎn)成為粉體處理的最熱門(mén)研究技術(shù)之一。
等離子表面活化對(duì)粉體有哪些處理效果？
1、改變粉體表面結(jié)構(gòu)
等離子體處理粉體表面后，使其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化。研究者采用放電氣壓 16Pa、放電功率 55W 的條件下，用丙烯酸等離子體對(duì)TiO2納米顆粒表面處理2h，通過(guò)透射電鏡對(duì)處理前后的TiO2納米顆粒進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)改性處理的 TiO2粉體表面生成了一層結(jié)合緊密的有機(jī)物，其厚度為3～5nm，表明通過(guò)等離子體聚合在 TiO2粉體的表面沉積了丙烯酸薄膜。
丙烯酸等離子體活化處理后TiO2納米顆粒應(yīng)用于光催化
研究者利用吡咯等離子體在放電氣壓 25Pa、放電功率 10W 的條件下，對(duì)Al2O3納米顆粒處理24min。從 HRTEM 照片中能夠清晰地看到，在不同尺寸Al2O3納米顆粒上的超薄吡咯薄膜，其厚度大約為 2nm，均勻并具有典型的非晶結(jié)構(gòu)。
2、改善粉體表面潤(rùn)濕性
無(wú)機(jī)粉體表面通常含有親水性較強(qiáng)的羥基，呈現(xiàn)較強(qiáng)的堿性。其親水疏油的性質(zhì)使粉體與有機(jī)基體的親和性差。為了改善二者之間的相容性，可對(duì)粉體進(jìn)行表面改性。 粉體經(jīng)等離子體處理后，其表面將生成一層有機(jī)包覆層，導(dǎo)致表面潤(rùn)濕性發(fā)生變化。
例如經(jīng)過(guò)等離子體處理后的碳酸鈣粉體表面接觸角明顯增大，改性后的碳酸鈣粉體表面性質(zhì)由親水性向親油性轉(zhuǎn)變。采用不同的等離子體（甲基丙烯酸酯、丙烯胺、環(huán)乙胺、苯乙烯）活化處理的碳酸鈣粉體接觸角有較大差別，如下表所示：
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等離子體處理氣氛 |
接觸角/（°） |
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甲基丙烯酸酯 |
63 |
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丙烯胺 |
75 |
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環(huán)乙胺 |
117 |
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苯乙烯 |
127 |
在絲網(wǎng)印刷技術(shù)中，制備電子漿料采用的超細(xì)粉體一般是無(wú)機(jī)粉體，其表面積大，極易發(fā)生團(tuán)聚形成大的二次顆粒，在有機(jī)載體中難于分散。這將對(duì)漿料的印刷性能以及制備的電子元器件性能產(chǎn)生不利影響。采用六甲基二硅氧烷作為等離子聚合單體對(duì)玻璃粉體進(jìn)行表面改性，在粉體表面聚合形成了低表面能的聚合物，使表面疏水性增強(qiáng)。當(dāng)形成的聚合物完全覆蓋粉體表面時(shí)，接觸角達(dá)到最大，通過(guò)改變粉體表面包覆的聚合物的數(shù)量，改變或控制粉體的表面能，改善其在有機(jī)載體中的分散性能。
3、改善粉體分散性
采用低溫等離子體對(duì)無(wú)機(jī)粉體進(jìn)行表面活化, 通過(guò)反應(yīng)在其表面形成聚合物層，這樣可以降低粉體的表面能，減小團(tuán)聚生成的傾向。同時(shí)聚合物層還可以增加粉體與有機(jī)高聚物的相容性，從而改善了粉體在其中的分散性能。
例如制備氧化鋯陶瓷工藝工程中，對(duì)超細(xì)ZrO2粉體進(jìn)行低溫等離子體改性處理，使ZrO2粉體表面聚合了聚乙烯、聚苯乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯等不同的聚合物層，該聚合物膜的形成能夠顯著改善 ZrO2粉體的分散性。
低溫等離子體技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、高效快速、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，是一種“綠色”特征明顯的粉體表面處理技術(shù)，開(kāi)發(fā)潛力巨大，應(yīng)用前景廣闊。目前，等離子體處理和等離子體聚合相結(jié)合的技術(shù)是很有前途的表面處理方法。
推薦使用機(jī)型：小型旋轉(zhuǎn)滾筒式等離子清洗機(jī)，被廣大院校所采用的。腔體采用特需的滾筒結(jié)構(gòu)，非常適合粉末狀材料活化處理。
