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塑料經(jīng)過等離子表面處理為什么能提高印刷性能...
印刷是信息傳遞的重要方式,也是美化商品的有效手段。塑料制品的普及應(yīng)用促進了塑料印刷的發(fā)展,塑料印刷的發(fā)展又使得塑料制品的應(yīng)用更豐富、更充分。然而,并不是所有塑料都具備較好的天然印刷適性,有些塑料或因分子結(jié)構(gòu)非極性,或因表面張力太低,或因表面太光滑、化學性能穩(wěn)定而影響油墨的附著,這些塑料被統(tǒng)稱為難印塑料。將塑料表面引進極性基團,或提高表面張力,或提高表面粗糙度而采用等離子體表面處理,這種工藝為難印塑料的印刷提供了一種新途徑。
等離子體是和固體、液體、氣體處于同一層次的物質(zhì)存在形式,又稱物質(zhì)的第四態(tài)。它是由大量帶電粒子(電子和離子)組成的有宏觀空間尺度和時間尺度的體系。等離子體可分為高溫等離子體和冷等離子體。冷等離子體又稱非平衡等離子體,它可由直流輝光在低氣壓下放電形成,電子溫度比較高(1～10ev),離子溫度比較低(≤0。1ev)。等離子體是由帶電粒子、中性粒子和光子組成,帶正電荷的粒子和帶負電荷的粒子的總量相等,因而總體上是電中性的。
冷等離子體的特點為:
1) 這種等離子體中存在著電子碰撞激發(fā)和解激發(fā)、光激發(fā)和自發(fā)輻射衰變、電子碰撞電離化和多體復(fù)合等原子過程,也存在分子離解、分解電荷交換、帶電粒子中性化及基團置換等分子過程。由于這些過程的存在可以產(chǎn)生自由基激發(fā)態(tài)原子和分子、亞穩(wěn)態(tài)原子和分子,因此這種非平衡等離子體是由各種各樣的新的“適性集團”構(gòu)成的,它們很容易發(fā)生一系列化學反應(yīng)。
2)電子可以擁有使分子化學鍵斷裂的足夠能量,而氣體溫度又可以保持與環(huán)境溫度相近。等離子體與材料表面相互作用過程中,等離子體的基本功能為:1)與中性氣體分子碰撞的高能電子能切斷化學鏈、激發(fā)和激活工作氣體,引起化學反應(yīng)。2)加速到基體并轟擊基體表面的等離子體的粒子,一方面使材料表面的原子或基團通過分解、濺射、刻蝕等脫離材料表面;另一方面通過注入、基團轉(zhuǎn)換、聚合、接枝等可以在材料表面引入新的原子或分子,這樣就使材料表面的成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生改變。
塑料經(jīng)過等離子表面處理為什么能提高印刷性能？
塑料制品經(jīng)過等離子體處理后,其表層分子結(jié)構(gòu)、表面粗糙度、表面潤濕性和附著性均發(fā)生明顯的變化。
1) 表層分子結(jié)構(gòu)的變化:等離子體處理時產(chǎn)生大量的等離子粒子臭氧,它們直接或間接與塑料表層分子作用,使表層分子鏈上產(chǎn)生羰基和含氮基團等極性基團,同時還能使表面分子鏈產(chǎn)生交聯(lián)和永久極化電荷。
2) 表面粗糙度的變化:塑料經(jīng)過等離子體處理后,表面粗糙度發(fā)生變化,且隨溫度的升高和處理時間的增長而變大。這可以解釋為高聚物表面的氧化降解及表面介電體共同作用的結(jié)果,分子的氧化降解產(chǎn)物在表面電荷中心的物理堆積,形成表面突起。延長處理時間和提高處理溫度,使表面介電體電荷中心減小,但強度增加,從而在表面形成體積大而數(shù)量小的突起物,表面粗糙度變化大。
3) 表面張力發(fā)生變化:表面張力增加主要是極性成分貢獻的結(jié)果,這是由于塑料表面氧化反應(yīng)使得表面極性分子增多。
等離子表面處理使得塑料臨界表面張力、粗糙度、印墨附著力得到提高,從而改善其印刷適性。該法既突破了傳統(tǒng)化學方法的生產(chǎn)效率低、排放廢液多、污染環(huán)境的缺點,又為印刷不規(guī)則形狀的塑料制品及擴大其應(yīng)用范圍提供了可能。
