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等離子體活化無機粉體
隨著無機粉體應用領域的拓寬，對其性能的要求越來越高，各種改性技術應運而生，以求改善其表面化學性質，如改變粉體表面結構、改善粉體的分散性和潤濕性、親水性、表面能等，提高其工作性能和效率。
無機粉體表面處理的目的主要是抑制其團聚，增加其在聚合物中的分散性和相容性。利用無機粉體與聚合物形成復合材料可以賦予體系更好的力學、光學、電學等性能，被越來越多地用于電子、生物、膜分離、催化、航天航空等高技術領域，傳統(tǒng)的濕法表面改性存在工藝復雜，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由于其工藝簡單，無需溶劑、節(jié)能高效等特點成為粉體處理的最熱門研究技術之一。
等離子表面活化對粉體有哪些處理效果？
1、改變粉體表面結構
等離子體處理粉體表面后，使其結構會發(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TiO2納米顆粒表面處理2h，通過透射電鏡對處理前后的TiO2納米顆粒進行分析時發(fā)現，經改性處理的 TiO2粉體表面生成了一層結合緊密的有機物，其厚度為3～5nm，表明通過等離子體聚合在 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構。
2、改善粉體表面潤濕性
無機粉體表面通常含有親水性較強的羥基，呈現較強的堿性。其親水疏油的性質使粉體與有機基體的親和性差。為了改善二者之間的相容性，可對粉體進行表面改性。 粉體經等離子體處理后，其表面將生成一層有機包覆層，導致表面潤濕性發(fā)生變化。
例如經過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由親水性向親油性轉變。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 |
在絲網印刷技術中，制備電子漿料采用的超細粉體一般是無機粉體，其表面積大，極易發(fā)生團聚形成大的二次顆粒，在有機載體中難于分散。這將對漿料的印刷性能以及制備的電子元器件性能產生不利影響。采用六甲基二硅氧烷作為等離子聚合單體對玻璃粉體進行表面改性，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。當形成的聚合物完全覆蓋粉體表面時，接觸角達到最大，通過改變粉體表面包覆的聚合物的數量，改變或控制粉體的表面能，改善其在有機載體中的分散性能。
3、改善粉體分散性
采用低溫等離子體對無機粉體進行表面活化, 通過反應在其表面形成聚合物層，這樣可以降低粉體的表面能，減小團聚生成的傾向。同時聚合物層還可以增加粉體與有機高聚物的相容性，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，對超細ZrO2粉體進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。
低溫等離子體技術具有工藝簡單、高效快速、節(jié)能環(huán)保等特點，是一種“綠色”特征明顯的粉體表面處理技術，開發(fā)潛力巨大，應用前景廣闊。目前，等離子體處理和等離子體聚合相結合的技術是很有前途的表面處理方法。
推薦使用機型：小型旋轉滾筒式等離子清洗機，被廣大院校所采用的。腔體采用特需的滾筒結構，非常適合粉末狀材料活化處理。
