Azokkal kezelt poli (etilén - tereftalát) filmek nedvesíthetőségi jellemzői

azokkal

  • Tárgyak
  • Összegzés
  • Bevezetés
  • kísérleti eljárás
  • Anyagok
  • Felületkezelés
  • Nedvesítő erő mérése
  • Felületi elemzés
  • Eredmények és vita
  • A száraz feldolgozás hatása a PET nedvesíthetőségére
  • A PET felület hidrofób visszanyerése száraz feldolgozás után.
  • A száraz feldolgozással kezelt PET felületi jellemzői.
  • Következtetések

Tárgyak

  • Polimerek
  • Felületi kémia
  • Nedves

Összegzés

A polietilén-tereftalát (PET) film hidrofil jellegének fokozása érdekében két száraz eljárást hajtottunk végre, atmoszférikus nyomású plazmának (APP) való kitettséget és 172 nm-es ultraibolya (UV) excimer fénnyel történő besugárzást. A nedvesség változását a PET fólia felületén a folyamatok elvégzése után Wilhelmy módszerrel végzett nedvesítő erő mérésekkel rögzítettük. Száraz folyamatok után drasztikus csökkenést figyeltek meg a víz előre- és visszahúzódó érintkezési szögeiben, különösen az APP-expozíció esetében. Megállapították, hogy a kezelt PET felületen az előrehaladási szög növekszik a víz öblítésével vagy a levegő öregedésével, miközben a visszarúgás körülbelül ugyanolyan marad. Az UV-kezelt film esetében a hidrofób visszanyerés gyorsabban csökkent. Elvégeztük a PET film felületi jellemzését. Megbeszéljük a száraz folyamatok befolyását a PET felület fizikai-kémiai tulajdonságaira.

Bevezetés

A polietilén-tereftalát (PET) az egyik leggyakoribb polimer, amelyet az iparban használnak magas keménységi fokának, szilárdságának, hőstabilitásának, kémiai ellenállásának és alakíthatóságának köszönhetően. 1, 2 A PET hidrofób jellege azonban hátrányt jelenthet olyan alkalmazásoknál, mint a tapadás, festés, nyomtatás, fémezés stb. Ezért kémiai 3 és fizikai módosításokat hajtottak végre, hogy a PET felület hidrofilebb legyen. Jellemző fizikai módosítási technikák a plazma és az ultraibolya sugárzásnak való kitettség, és az utóbbi évtizedekben számos alapvető és alkalmazott kutatást végeztek ezeken a száraz feldolgozási technikákon. 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12

A polimer felület módosításánál a száraz folyamatok alkalmazása komoly problémát jelent abban, hogy a módosított polimer felületek instabilak a nagy mobilitás és a makromolekulák átirányítása miatt. 22., 23. Ezért a két száraz eljárással kezelt PET felületek vízzel való érintkezési szögeit az öregedési idő függvényében határozzuk meg Wilhelmy módszerrel. Ez a technika nem csak ideális módszer a nedvesítési erőből számított nagy pontosságú érintkezési szögek megszerzéséhez, hanem lehetővé teszi a háromfázisú érintkezővezeték termodinamikailag jelentős fiatal érintkezési szögének elérését a háromfázisú érintkezővezeték állandó sebességre történő mozgatásával . 24.

A kezelések utáni PET-felület stabilitását az érintkezési szög hiszterézise szempontjából vizsgáltuk. A nedvesíthetőségi fennsík elérése után elvégeztük a felület jellemzését a felszíni szabad energia, a felületi kémiai elem és a felületi topográfia szempontjából, és a száraz folyamatok tulajdonságokra gyakorolt ​​hatását vitattuk meg.

kísérleti eljárás

Anyagok

PET anyagként 188 µm vastagságú, biaxiálisan orientált PET fóliát (EMBLET SA-188, Unitika, Japán) alkalmaztunk az érintkezési szögek Wilhelmy-technikával történő meghatározásához. Használat előtt a PET-fóliát ultrahanggal vízben tisztítottuk.

A dijód-metán, az etilén-glikol és az n-heptán extra tiszta minőségű reagensek voltak, és további tisztítás nélkül használtuk fel őket. A vizet tisztítottuk (18 MΩcm ellenállással) UV Direct-Q készülékkel (Millipore, Billerica, MA, USA).

Felületkezelés

A PET-fólia felületkezelését kétféle száraz eljárással hajtottuk végre, az APP expozíciót és az UV excimer fénysugárzását. PET0,5 mm széles PET fóliát vágtak és mindkét oldalát kezelték.

Az UV excimer fényt UV excimer lámpával 172 nm hullámhosszon, környezeti levegőben sugároztuk be Xe 2 excimer vákuum UV készülékkel (UER20-172, Ushio, Tokió, Japán). A lámpaház SiO 2 felső üvegablakában az UV-excimer fény intenzitását 15,8 mW cm -2-nek határoztuk meg UV-monitor rendszer (ITU-150 és VUV-S172, Ushio) alkalmazásával. A PET-film kapcsolatba lépett az ablakkal. Az UV besugárzás ideje 2 és 90 s között változott.

A száraz kezelések után a PET-filmeket 20 ± 1 ° C hőmérsékleten és 30 ± 1% relatív páratartalom mellett tartott exszikkátorban tároltuk.

Nedvesítő erő mérése

A PET-filmben lévő víz előre és hátra érintkezési szögét a nedvesítő erő Wilhelmy-módszerrel történő mérésével határoztuk meg. 0,5 mm széles és 10 mm hosszú PET-fólia csíkot szuszpendáltunk az elektrobalancia karjából (C-2000 modell, Cahn Instruments, Cerritos, CA, USA). A lépcsőmotorhoz (MP-20L, MICOS, Eschbach, Németország) csatlakoztatott emelvényre egy vizet tartalmazó üvegtartály került, közvetlenül a filmcsík alá. A víz felszínét 0,3 mm/min (24. hivatkozás) határfelületi mozgási sebességgel emeltük, amíg ± 2 mm-re el nem merültek a film aljától. Ezután a víz felülete lefelé mozdult az eredeti helyzetbe. Folyamatos súlyrekordot sikerült elérni a merülés-kivonási ciklusok során. Az előre és hátra érintkezési szögeket az előre, illetve a vissza nedvesítő erőkből számoltuk ki, a Wilhelmy-egyenlet felhasználásával. 27 A film effektív kerületét az n-pentán alkalmazásával kapott nedvesítő erőből számítottuk, feltételezve, hogy az érintkezési szög nulla. 27 érintkezési szöget mértünk 4–8 azonos körülmények között készített mintán.

A PET-film felületi szabad energiakomponenseinek becsléséhez a dijód-metán és az etilén-glikol érintkezési szögeit is mértük. A Lifshitz-van der Waals komponenst, valamint a Lewis-sav- és bázisparamétereket a Van Oss-Chaudhury-Good 28. egyenletből számítottuk ki, helyettesítve a víz, dijód-metán és etilén-glikol mért érintkezési szögeit, és ezek energiakomponenseit. 29.