等離子體納米織構(gòu)化聚乙烯超疏水表面水滴撞擊性能研究.pdf

1、采用射頻容性耦合氧氣等離子體和八氟環(huán)丁烷(C4F8)等離子體對(duì)聚乙烯(PE)試樣進(jìn)行表面改性，通過(guò)改變氧氣等離子體刻蝕時(shí)間來(lái)控制PE表面的納米結(jié)構(gòu)，等離子體處理后的PE試樣表面形貌、化學(xué)成分、疏水性能和水滴撞擊性能分別由掃描電鏡(SEM)、衰減全反射-Fourier變換紅外光譜(ATR-FTIR)、接觸角測(cè)量?jī)x和高速攝像機(jī)表征。氧氣等離子體處理時(shí)間加長(zhǎng)，表面粗糙度增大，納米線長(zhǎng)徑比增大。經(jīng)過(guò)C4F8等離子體聚合的PE表面在950-140

2、0cm-1處有一處由于含氟基團(tuán)吸收所導(dǎo)致的較寬的伸縮振動(dòng)峰，不同氧氣等離子體處理的PE表面含氟基團(tuán)的特征峰強(qiáng)度變化不明顯。氧氣等離子體處理時(shí)間從1分鐘增至60分鐘，C4F8等離子體聚合時(shí)間為1分鐘，水接觸角從150.4°增至155.1°，油接觸角從112.2°增至136.7°。氧氣等離子體處理超過(guò)5分鐘之后，滯后角從5.2°降至1.6°，水滾動(dòng)角從59.3°降至3.2°，油滾動(dòng)角從5.8°降至0.9°，滾動(dòng)角隨著處理時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減小

3、，疏水和疏油性能增強(qiáng)。水滴撞擊PE表面的行為分析得知，在We=1時(shí)回復(fù)系數(shù)較高且變化不大，在We=5-30時(shí)，We增大回復(fù)系數(shù)呈指數(shù)型下降，在We＞30時(shí)回復(fù)系數(shù)下降更快，隨著We的增大，濺射出較大動(dòng)能的二級(jí)液滴體積越大，能量損失越嚴(yán)重。通過(guò)撞擊過(guò)程中水滴接觸直徑隨時(shí)間變化曲線可知，氧氣等離子體處理10、20、45分鐘的PE表面水滴發(fā)生粘附的臨界韋伯?dāng)?shù)分別為16、19、58，而處理60分鐘的表面水滴甚至可以在We=130撞擊發(fā)生飛濺后仍