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聚碳酸酯(PC)是一種無色透明的熱塑性塑料，因分子鏈中含有碳酸酯基而得名。根據(jù)分子鏈中碳酸酯基的結(jié)構(gòu)不同可以將PC分為芳香族、脂肪族及芳香族-脂肪族等類型。芳香族聚碳酸酯由于具有良好的物理性能而獲得了工業(yè)化生產(chǎn)，應(yīng)用于電視機(jī)、收錄機(jī)、計(jì)算機(jī)及通訊設(shè)備中。另外，在無線電器材、汽車制造業(yè)、紡織行業(yè)、建筑、醫(yī)療器材及保健用品中也被廣泛應(yīng)用。由于PC表面光滑平整且表面能低，表面親水性差，若直接在PC表面進(jìn)行化學(xué)鍍，會(huì)導(dǎo)致基板與鍍層間的粘結(jié)性達(dá)不到使用要求。為了提高PC表面與鍍層間的粘結(jié)強(qiáng)度，國(guó)內(nèi)外對(duì)PC表面處理方法進(jìn)行了大量研究，采用等離子改性處理的方法可以增大基板表面粗糙度、增強(qiáng)表面親水性，達(dá)到提高PC表面與鍍層間粘結(jié)強(qiáng)度的目的。

等離子體處理法改性聚碳酸酯（PC）提高粘接強(qiáng)度

等離子體是由帶電粒子（包括正離子、負(fù)離子、電子）和各種中性粒子（包括原子、分子、自由基和活性基團(tuán)）組成的集合體，它在宏觀上呈電中性。我們將這種含有帶電粒子的物質(zhì)稱為等離子體。它有別于固、液、氣三態(tài)物質(zhì)，被稱作物質(zhì)存在的第四態(tài)。

等離子體法是通過等離子體與高分子聚合物表面的相互作用，在高分子聚合物表面形成新的官能團(tuán)和改變聚合物鏈結(jié)構(gòu)，從而改善親(疏)水性、粘結(jié)性、生物兼容性及光學(xué)性的方法。經(jīng)過等離子體處理后，高分子聚合物的表面會(huì)引入—COOH、—CO、—NH2及—OH等極性基團(tuán)，增強(qiáng)其表面親水性。

本文使用真空等離子清洗機(jī)對(duì)聚碳酸酯基片進(jìn)行表面改性處理的具體操作流程如下：首先，依次打開氣體瓶上的氣體閥門及減壓閥的閥門；然后將基片放入真空等離子清洗機(jī)腔室內(nèi)的兩極板之間，設(shè)定等離子改性參數(shù)（射頻功率、處理時(shí)間），啟動(dòng)真空等離子清洗機(jī)，待腔體產(chǎn)生輝光，調(diào)整工作氣體流量，對(duì)基片進(jìn)行等離子表面處理。在實(shí)驗(yàn)中按照控制變量的原則，改變射頻功率、處理時(shí)間進(jìn)行等離子親水改性。低溫等離子親水改性前后材料表面液滴如圖1所示。

圖一 等離子處理前后聚碳酸酯表面水滴角變化(a) 改性前的樣品表面液滴；(b) 改性后的樣品表面液滴

在處理時(shí)間6min，工作氣體流量100mL/min條件下，在不同射頻功率分別對(duì)樣品進(jìn)行等離子改性，然后對(duì)處理后的樣品進(jìn)行接觸角測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，得到不同射頻功率下樣品表面接觸角的變化曲線，如圖2所示。由圖2可見，射頻功率為100W時(shí)，就可將聚碳酸酯表面接觸角由未處理前的80°降低到17°。當(dāng)射頻功率增大到150W，表面接觸角進(jìn)一步降低到小于10°。當(dāng)接觸角小于10°時(shí)，液滴過平，底面直徑不容易測(cè)準(zhǔn)，所以接觸角測(cè)量值可能有比較大的誤差。進(jìn)一步增大射頻功率，接觸角呈減小趨勢(shì)，但變化不大。隨著射頻功率增大，材料表面引入的親水基團(tuán)數(shù)目也逐漸增加。但由于材料表面可用于活化和引入親水基團(tuán)的分子數(shù)目有限，且表面刻蝕深度逐漸增加導(dǎo)致材料表面親水性降低。當(dāng)射頻功率增大到一定程度時(shí)，樣片表面親水性隨射頻功率增大而改善的趨勢(shì)趨于平緩。

圖2 使用不同射頻功率等離子處理的聚碳酸酯對(duì)應(yīng)的接觸角

低溫等離子處理采用低溫干洗的處理方法，避免了PC板吸水和發(fā)生形變的問題，經(jīng)過等離子體處理，聚碳酸酯（PC）表面形成了大量孔徑均勻且深度適中的微孔，表面粗糙度增大，同時(shí)基板表面由憎水性變?yōu)閺?qiáng)的親水性，高表面粗糙度與強(qiáng)親水性的共同作用將PC基板與鍍層間的粘結(jié)強(qiáng)度提高。