低表面能材料 (Low Surface Energy Materials) 泛指材料的表面能较低的一类材料。当材料的表面能越低, 其在与其他物体接触过程中所展现的吸附能力亦越低。
材料表面能的大小取决于材料自身的化学构成、 形态特征以及表面结构等多种因素。
实验过程介绍

PLUTO等离子清洗机
粘接低表面能材料时, 良好的黏附力是提升粘接强度的重要条件。对于低表面能材料而言, 由于其化学组成和分子结构通常不会形成强的吸引力,与胶粘剂之间形成相互
作用的能力有限。粘接界面分子间的相互作用主要为范德华力 (色散力、 诱导力、 取向力)、氢键等分子间作用力。聚烯烃类非极性高分子材料不具备形成取向力和诱导
力的条件, 只能形成较弱的色散力, 因而其粘接性能较差; 以PI为代表的极性高分子材料中的绝大多数极性基团形成面向材料内部的氢键, 导致表面缺少活性反应基团,
难以构建键合结构。此外, 低表面能材料的结构规整, 结晶度较好, 很难发生高聚物分子链间的互相扩散, 也不能形成较强的黏附力。

表面等离子处理

等离子体处理是由反应活性很大的等离子体产生的高能粒子与被粘接材料表面发生强烈相互作用的一种表面处理方法。利用等离子态的物质轰击基材表面, 通过表面分子
氧化、 接枝引入各种活性基团来改善聚合物的润湿性并提升黏附力。使用氩气、空气和氧气等离子体处理PTFE表面,其搭接剪切强度分别为1.5、1.8和2.1MPa, 而未经
处理的PTFE的粘接强度仅为0.2MPa。经等离子体处理后PTFE的粘接性能显著提升, 其中含氧等离子体处理的效果最为明显。
在等离子清洗机处理材料表面时, 提高环境温度有利于后续粘接强度的提高。将PTFE经近红外辐射线加热器辅助等离子氦气处理后, 使用双组分环氧树脂胶粘剂 (环氧
树脂AV-138和硬化剂HV-998) 进行粘接, 对比等离子体处理在有无热辅助条件下的粘接强度。未经处理的PTFE的黏附强度约为0N/m, 仅经过等离子体处理的PTFE的
黏附强度有所提升, 但未达到 1000 N/m; 然而在205 ℃下热辅助等离子体处理时, 其黏附强度大于1000N/m。上述粘接强度说明, 等离子体处理过程中的热辅助能够
有效地提升等离子体表面处理效果, 进而提高PTFE的黏附性能。
结果和总结

有效性:在核心参数应该为气体种类,功率和处理时间。在最后的粘结过程中,需要找到合适的温度和相应的压力;
温度辅助:粘接强度说明, 等离子体处理过程中的热辅助能够有效地提升等离子体表面处理效果, 进而提高PTFE的黏附性能;
键合能:经氧等离子体PTFE界面处产生的空洞较仅进行化学湿法清洗的界面处产生的空洞小,后续的测试也证明了前者的键合表面能更高。