Характеристики на омокряемост на поли (етилен терефталатни) филми, обработени с

поли

  • Субекти
  • Обобщение
  • Въведение
  • Експериментална процедура
  • Материали
  • Повърхностна обработка
  • Измерване на сила на омокряне
  • Анализ на повърхността
  • Резултати и дискусия
  • Влияние на сухата обработка върху омокряемостта на PET
  • Хидрофобно възстановяване на повърхността на PET след суха обработка.
  • Повърхностни характеристики на PET, обработени чрез суха обработка.
  • Заключения

Субекти

  • Полимери
  • Повърхностна химия
  • Мокро

Обобщение

Бяха проведени два сухи процеса, излагане на плазма с атмосферно налягане (APP) и облъчване с ултравиолетова (UV) ексимерна светлина от 172 nm, за да се подобри хидрофилната природа на полиетилен терефталатния (PET) филм. Промяната в омокряемостта на повърхността на PET филма след извършване на процесите се записва чрез измерване на силата на омокряне, използвайки метода на Wilhelmy. След сухи процеси се наблюдават драматични намаления на ъглите на водата напред и отстъпването на водата, особено при експозиция на APP. Установено е, че ъгълът на напредване върху третираната повърхност на PET се увеличава с изплакване с вода или стареене на въздуха, докато откатът остава почти същият. Хидрофобното възстановяване намалява по-бързо за филм, третиран с ултравиолетови лъчи. Проведени са повърхностни характеристики на PET фолиото. Обсъждаме влиянието на сухите процеси върху физикохимичните свойства на PET повърхността.

Въведение

Полиетилен терефталатът (PET) е един от най-често срещаните полимери, използвани в индустрията, поради високата си степен на твърдост, якост, термична стабилност, химическа устойчивост и способност за формоване. 1, 2 Хидрофобният характер на PET обаче може да бъде недостатък за приложения като адхезия, боядисване, печат, метализация и др. Поради това са направени химически 3 и физически модификации, за да се направи повърхността на PET по-хидрофилна. Типични техники за физическа модификация са излагането на плазма и ултравиолетовото лъчение и през последните десетилетия са направени много основни и приложни изследвания върху тези техники за суха обработка. 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12

При прилагането на сухи процеси за модифициране на полимерната повърхност има сериозен проблем, тъй като полимерните повърхности след модификацията са нестабилни поради високата подвижност и преориентацията на макромолекулите. 22, 23 Следователно ъглите на контакт с вода върху PET повърхности, обработени чрез два сухи процеса, се определят като функция от времето на стареене, използвайки метода на Вилхелми. Тази техника е не само идеален метод за получаване на високо прецизни ъгли на контакт, изчислени от силата на омокряне, но също така позволява да се получи термодинамично значим млад ъгъл на контакт върху трифазната контактна линия чрез преместване на трифазната контактна линия на постоянна скорост . 24

Стабилността на PET повърхността след обработките беше изследвана от гледна точка на хистерезиса на контактния ъгъл. След достигане на платото на омокряемост беше извършена характеристика на повърхността по отношение на свободната енергия на повърхността, повърхностния химичен елемент и топографията на повърхността и беше обсъден ефектът от сухите процеси върху свойствата.

Експериментална процедура

Материали

Като PET материал, двуосно ориентиран PET филм с дебелина 188 µm (EMBLET SA-188, Unitika, Япония) е използван за определяне на контактните ъгли по техниката на Вилхелми. Преди употреба PET филмът се почиства ултразвуково във вода.

Дийодометанът, етиленгликолът и н-хептанът са реагенти от изключително чист клас и се използват без допълнително пречистване. Водата се пречиства (18 MΩcm съпротивление) с помощта на UV Direct-Q апарат (Millipore, Billerica, МА, САЩ).

Повърхностна обработка

Обработката на повърхността на PET фолиото се извършва с помощта на два вида сухи процеси, излагане на APP и ултравиолетова светлина. PET 0,5 mm широк PET филм беше изрязан и двете страни бяха обработени.

UV ексимерна светлина беше облъчена върху PET филм с помощта на UV ексимерна лампа с дължина на вълната 172 nm в околния въздух, използвайки Xe 2 ексимерен вакуум UV апарат (UER20-172, Ushio, Токио, Япония). Интензивността на ултравиолетовата ексимерна светлина в горния стъклен прозорец на SiO 2 на лампата беше определена на 15,8 mW cm -2, използвайки система за UV монитор (ITU-150 и VUV-S172, Ushio). PET фолиото се свърза с прозореца. Времето на UV облъчване варира между 2 и 90 s.

След сухите обработки PET филмите се съхраняват в ексикатор, поддържан при 20 ± 1 ° C и 30 ± 1% RH.

Измерване на сила на омокряне

Предните и задните ъгли на контакт на водата в PET филма се определят чрез измерване на силата на омокряне по метода на Wilhelmy. Лента от 0,5 mm широк и 10 mm дълъг PET филм беше окачена на рамото на електровезна (Model C-2000, Cahn Instruments, Cerritos, CA, USA). Стъклен контейнер, съдържащ вода, беше поставен на платформата, свързана със стъпковия двигател (MP-20L, MICOS, Eschbach, Германия) точно под лентата на филма. Повърхността на водата се повдига със скорост на движение между повърхностите от 0,3 mm min -1 (справка 24), докато те се потопят на ± 2 mm от дъното на филма. След това повърхността на водата се премести в първоначалното положение. По време на циклите на оттегляне се получава непрекъснат запис на теглото. Контактните ъгли напред и назад се изчисляват съответно от силите за овлажняване напред и назад, като се използва уравнението на Вилхелми. 27 Ефективният периметър на филма се изчислява от силата на омокряне, получена при използване на n-пентан, като се приеме, че контактният ъгъл е нула. 27 Контактни ъгли са измерени за 4-8 проби, приготвени при същите условия.

Контактните ъгли на дийодометан и етиленгликол също са измерени за оценка на повърхностните компоненти на свободна енергия на PET филма. Компонентът на Lifshitz-van der Waals и параметрите на киселината и основата на Lewis бяха изчислени от уравнението на Van Oss-Chaudhury-Good чрез заместване на измерените ъгли на контакт на вода, дийодометан и етилен гликол и техните енергийни компоненти от повърхностна свободна референция. 29